Nanotubos de carbono mejoran los implantes cerebrales

Los electrodos de metal se utilizan cada vez más en implantes cerebrales que ayudan a tratar la depresión y los temblores del Parkinson, entre otras enfermedades.

Estos dispositivos, que consisten en estimuladores electrónicos de los nervios, han servido asimismo para proporcionar a pacientes tetrapléjicos la posibilidad de mover un cursor en la pantalla del ordenador, o a monos la capacidad de mover objetos de un entorno virtual simplemente con el poder de la mente. Además, para los individuos que llevan prótesis, estos estimuladores ofrecen la promesa de restablecerles en un futuro próximo las capacidades sensoriales.

Sin embargo, a pesar de su éxito, los electrodos metálicos convencionales presentan algunas limitaciones, como la dificultad que entraña diseñarlos para que sean eficientes tanto en el envío como en la recepción de señales eléctricas.

Recubrimiento nanométrico

Según informa la revista Technology Review, científicos de la Universidad de Texas, en Estados Unidos, podrían haber dado un importante paso en la resolución de este problema mediante el recubrimiento de los electrodos eléctricos con nanotubos de carbono. Estos nanotubos consisten en estructuras tubulares cuyo diámetro es de la orden de un nanómetro (un nanómetro unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro).

Estos electrodos de última generación servirían para crear implantes neuronales que controlen su propio efecto en las neuronas a las que estimulan, con un mayor rendimiento de la batería y una reducción de los efectos secundarios.

La Universidad de Texas explica en un comunicado que los investigadores del UT Southwestern Medical Center, adscrito a dicha universidad, han avanzado en la eficiencia de la estimulación eléctrica de los nervios gracias a este recubrimiento.

Las pruebas realizadas han demostrado que la funda de nanotubos mejora las señales recibidas y transmitidas por los electrodos, lo que, según los científicos, supone un paso crucial hacia el avance de las terapias de estimulación eléctrica de los nervios. Estas terapias se muestran cada vez más prometedoras para el tratamiento de enfermedades como la epilepsia, la depresión o los dolores crónicos de espalda.

Pruebas realizadas

Según explicaron el doctor Edward Keefer, director de la investigación, y sus colaboradores en un artículo aparecido en la revista Nature Nanotechnology, la clave del éxito de las interfaz cerebro-máquina depende de los electrodos que contactan directamente con el tejido nervioso”.

Los científicos han demostrado que “los electrodos de acero inoxidable y tungsteno tradicionales pueden ser recubiertos de nanotubos de carbono siguiendo una técnica electroquímica”.

Esta técnica consistió en colocar los electrodos en una solución acuosa en la que se encontraban los nanotubos de carbono. Al aplicar a dicha solución un pequeño voltaje, los nanotubos quedaron fijados a los electrodos.

En algunas de las pruebas realizadas, el recubrimiento con nanotubos aumentó en 40 veces el rendimiento del electrodo, mientras que en otras pruebas la mejoría fue de hasta 1.600 veces. El aumento del rendimiento dependió de la manera en que los nanotubos fueron modelados.

La mejor opción

Los nanotubos tienen el aspecto de una red enrollada alrededor de un tubo, a escala microscópica. Aunque son de un grosor de 1/50.000 veces un cabello humano, estos dispositivos nanométricos se encuentran entre las fibras más rígidas y fuertes de todas las conocidas. Además son unos excelentes conductores de la electricidad.

Estas propiedades los convierten en el apoyo ideal para la superación de las dificultades que entraña la fabricación de los electrodos metálicos para implantes cerebrales. Además de la eficiencia como conductores de las señales eléctricas, otra dificultad de estos implantes es el de las baterías.

Pero, dado que el recubrimiento con nanotubos mejora la conductividad eléctrica, esto supone un ahorro energético en la estimulación de los nervios y, por tanto, conllevaría una reducción del mantenimiento rutinario, que implica cambiar las baterías de los dispositivos de estimulación implantados.

Los científicos habían probado anteriormente otros recubrimientos electroquímicos, pero ninguno había dado un resultado tan prometedor como el de los nanotubos de carbono. Keefer y sus colaboradores comenzaron a trabajar en el recubrimiento de los electrodos para tratar de avanzar en el desarrollo de prótesis que proporcionen respuestas sensoriales.