Un compuesto de los ojos y la piel servirá para fabricar aparatos miniaturizados

La bioelectrónica es un campo de investigación que combina componentes electrónicos y biológicos para desarrollar dispositivos miniaturizados capaces de alterar y controlar señales eléctricas en el cuerpo humano mediante su implante.

Uno de sus desafíos consiste en identificar y hacer posible el uso de materiales que, además de tener conductividad electrónica (a base de electrones), también posean conductividad iónica (a base de iones), que es en la que se fundamenta la comunicación y el proceso de comunicación entre los neurotransmisores, por ejemplo. Y que, asimismo, sean biocompatibles con el cuerpo humano.

Investigadores de la Facultad de Ciencias de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Bauru (São Paulo, Brasil) han logrado ahora desarrollar una nueva metodología que permite utilizar la melanina, un compuesto polimérico que dota de pigmentación a la piel, los ojos y el cabello de los mamíferos, en dispositivos miniaturizados e implantados, como los biosensores, informa DICYT.

Algunos de los resultados de sus investigaciones se han dado a conocer el pasado mes de noviembre en una conferencia en la FAPESP Week Montevideo, organizada por la Asociación de Universidades Grupo Montevideo (AUGM), la Universidad de la República (UDELAR) y la FAPESP.

Ventajas y desafíos de la melanina

Según los investigadores, hasta ahora, todos los materiales que se han probado para bioelectrónica han sido completamente sintéticos. Sin embargo, la melanina presenta grandes ventajas porque, al ser un compuesto totalmente natural y biocompatible con el cuerpo humano, tiene potencial para su utilización en dispositivos, con la función de efectuar la interfaz entre las neuronas cerebrales y la electrónica.

Uno de los desafíos a la hora de utilizar la melanina como material para el desarrollo de dispositivos bioelectrónicos reside en que este compuesto –al igual que otros materiales a base de carbono, como el grafeno– tiene baja dispersión en un medio acuoso, lo que dificultaba hasta hace algún tiempo su utilización en la producción de películas delgadas.

Asimismo, el proceso convencional de síntesis de la melanina es complejo. Comprende etapas cuyo control resulta difícil, y puede extenderse hasta 56 días y resultar en estructuras desordenadas.

La melanina biosintética

Mediante una serie de estudios realizados en el Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF) –uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPIDs) apoyados por la FAPESP– el investigador Carlos Frederico de Oliveira Graeff y sus colaboradores obtuvieron melanina biosintética con buena dispersión en agua y muy similar a la natural a través de una nueva ruta de síntesis.

El proceso desarrollado para tal fin tarda tan sólo algunas horas y se basa en cambios de parámetros como la temperatura, y en la aplicación de presión de oxígeno para generar la oxidación del material.
 
Al aplicar presión de oxígeno, los científicos lograron incrementar en el material la densidad del grupo carboxílico –compuesto por dos átomos de oxígeno unidos a un carbono: uno a través de una doble unión y otro a través de una unión simple–, lo cual aumenta la solubilidad y la facilidad para obtener suspensiones de melanina biosintética en agua; y  facilita bastante la obtención de películas delgadas de melanina con alta homogeneidad y buena calidad.  Mediante el aumento de la densidad del grupo carboxílico, los investigadores también obtuvieron una melanina biosintética más similar a la biológica.
 
A través de colaboraciones con instituciones de investigación de Canadá, los científicos brasileños han empezado ya a utilizar este material en una serie de aplicaciones, tales como contactos eléctricos, sensores de pH y células fotovoltaicas.
 
Más recientemente, han dado comienzo además al desarrollo de transistores,  componentes electrónicos empleados como amplificadores o interruptores de señales eléctricas, entre otras funciones.