Científicos chinos desarrollan nuevo revestimiento multifuncional de electrodos BCI

Foto: VCG

Por Du Qiongfang

Investigadores chinos han desarrollado un revestimiento multifuncional de electrodos que aborda los desafíos clave en la implantación a largo plazo de interfaces cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés), incluida la pérdida de señal y la adhesión tisular. Este logro es un paso más hacia la aplicación clínica BCI, destacó el equipo de investigación al Global Times.

Como campo emergente que combina la neurociencia y la inteligencia artificial (IA), las BCI enfrentan el gran desafío de garantizar la compatibilidad a largo plazo entre los electrodos y el tejido cerebral. Ensayos clínicos anteriores demostraron que las respuestas inmunitarias podían hacer que los electrodos implantados se retrajeran después de solo tres meses, lo que reducía gravemente la calidad de la señal y el número de canales disponibles.

Este problema se origina en la inflamación crónica provocada por los implantes, la cual crea tejido cicatricial aislante alrededor de los electrodos y los separa de las neuronas. La adhesión irreversible entre los electrodos y el tejido cerebral tras una implantación prolongada también hace que la extracción del dispositivo sea arriesgada, lo que podría causar lesiones cerebrales durante las cirugías de seguimiento.

Los experimentos demostraron que los electrodos neurales flexibles recubiertos con este material podían operar de manera estable en el cerebro durante más de 300 días y podían retirarse de forma segura sin causar daños. Esto significa que la tecnología de revestimiento universal puede hacer que los electrodos no solo funcionen de manera estable a largo plazo, sino que también puedan extraerse y reemplazarse de forma segura después de su envejecimiento, sentando las bases para aplicaciones BCI a largo plazo.

Desarrollado por el equipo de investigación del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia de Ciencias de China, dirigido por Zhang Wei, y en asociación con el Hospital Tiantan de Beijing, el Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai y NeuroXess, especializada en tecnologías BCI, el revestimiento de electrodos a base de péptidos alternos catiónicos preserva la flexibilidad y la conductividad de los electrodos, al tiempo que ofrece funciones antibacterianas, de adsorción antiproteica y de inhibición del rechazo inmunitario.

Un estudio en animales de 300 días demostró la eficacia del revestimiento. Los electrodos descubiertos experimentaron una aguda pérdida de capacidad de registro después de 90 días de implantación y apenas pudieron detectar señales neuronales tras 300 días. En contraste, los electrodos con revestimiento mantuvieron canales de registro estables y capturaron consistentemente señales neuronales superiores a 155 microvoltios.

En cuanto a la neuromodulación, después de 300 días de implantación, los electrodos convencionales requirieron una corriente de 100 microamperios para inducir respuestas débiles en las extremidades, mientras que los electrodos recubiertos desencadenaron movimientos claros con solo 2 microamperios, lo que mejoró la eficiencia de modulación en 50 veces.

En particular, Zhang confirmó que las pruebas de extracción resaltaron una ventaja clave del revestimiento: los electrodos ya no forman enlaces irreversibles con el tejido cerebral. En los experimentos, los electrodos recubiertos se retiraron intactos, con un daño mínimo al tejido cerebral circundante.