Cuando los neurocientíficos requieren hacer mediciones de la actividad cerebral o impartir pequeñas sacudidas eléctricas al cerebro, requieren del implante de electrodos. Aunque parezca un poco sorprendente, la fabricación de estos terminales resulta compleja y desafiante, pues deben presentar: biocompatibilidad, suavidad, flexibilidad y conductividad eléctrica para lograr su fin.
En un trabajo llevado a cabo en el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Stanford, un grupo de científicos logró desarrollar un innovador polímero conductor altamente estirable, que además de cumplir con las propiedades deseadas, implica procesos de fabricación más sencillos y cuenta con una robusta funcionalidad.
Los electrodos son fundamentales para la electrónica; la conducción de electricidad permite que los diferentes componentes de un dispositivo puedan trabajar juntos. En nuestro cerebro, existen unas fibras especiales, llamadas axones, que desempeñan un papel similar, transmitiendo impulsos eléctricos entre las neuronas. El novedoso plástico conductor estirable desarrollado por los científicos, está diseñado para hacer una conexión más perfecta entre el mundo rígido de la electrónica y los electrodos orgánicos flexibles en nuestro cuerpo.
“Un aspecto del cerebro humano del cual no todos están conscientes, es que cambia de volumen durante el día”, aclara Yue Wang, coautor del trabajo, quien además agrega: “La generación actual de implantes electrónicos no puede estirarse y contraerse con el cerebro, lo cual hace complicado mantener una buena conexión”
Para crear este electrodo flexible, los investigadores comenzaron con un plástico que tenía dos cualidades esenciales: alta conductividad y biocompatibilidad, lo que significa que podría ponerse en contacto con el cuerpo humano. Pero este plástico tenía un defecto: era muy frágil, con estirarlo hasta el 5 por ciento se rompería.
Para tratar de preservar la conductividad del plástico mientras le aportaban flexibilidad, trabajaron con científicos del Laboratorio Nacional de Aceleración SLAC, para usar un tipo especial de rayos X que permitiera estudiar este material a nivel molecular.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que si pudieran encontrar el aditivo molecular adecuado para separar estos dos polímeros herméticamente cerrados, podrían evitar la cristalización y dar al plástico más estiramiento. Pero tenían que ser cuidadosos: añadir material a un conductor, normalmente debilita su capacidad de transmitir señales eléctricas.
Después de probar más de 20 diferentes aditivos moleculares, finalmente encontraron uno que hizo el truco. Era una molécula similar al tipo de aditivos utilizados para espesar las sopas en las cocinas industriales. Este aditivo transformó la estructura molecular gruesa y frágil del plástico, en un patrón de red con agujeros en las hebras, que permite que el material se estire y se deforme. Cuando probaron la elasticidad de su nuevo material, estaban encantados de encontrar que presentaba un poco más de conductividad cuando se estiraba hasta el doble de su longitud original. El plástico permaneció muy conductivo, incluso cuando se extendía el 800 por ciento de su longitud original.
El ingeniero químico Zhenan Bao, líder de la investigación expresa: “Este electrodo flexible abre nuevas y excitantes posibilidades para la creación de interfaces cerebrales y otros dispositivos electrónicos implantables en el futuro. Este es un nuevo material con un rendimiento eléctrico sin compromisos y una alta elasticidad”.
