El Laboratorio de Electrónica Orgánica (LOE) de la Universidad de Linköping ha desarrollado una nueva célula nerviosa artificial llamada «neurona electroquímica orgánica basada en la conductancia» (c-OECN). Esta célula imita fielmente 15 de las 20 características neuronales que caracterizan a las células nerviosas biológicas. A partir de ello logra un funcionamiento más similar a las células nerviosas naturales.

En su estudio, los investigadores han usado iones para controlar el flujo de corriente eléctrica a través de un polímero conductor de tipo n. Mediante este polímero se alcanza a conducir picos en el voltaje del dispositivo, similares a los que ocurren en las células nerviosas biológicas.

De esta manera, la célula nerviosa artificial puede aumentar y disminuir la corriente eléctrica en una curva en forma de campana. Esta acción se asemeja al proceso de activación y desactivación de los canales de iones de sodio.

Vía iStock.

Explorando el poder de la neurona artificial

Esta tecnología de hardware neuromorfo biointegrado promete nuevas formas de controlar señales en sistemas biológicos, ya que necesitamos mecanismos sencillos que imiten al de la biología. Para ello, los investigadores han creado una neurona electroquímica orgánica basada en un polímero con iones y electrones mixtos. Esta neurona puede simular los canales de sodio y potasio de las neuronas biológicas, activarse y desactivarse a frecuencias similares a las de la vida real, así como también puede modificarse con neurotransmisores, aminoácidos e iones para estimular los nervios biológicos.

Las neuronas usan señales eléctricas para comunicarse entre sí. Estas se generan por la acumulación de corrientes iónicas a través de canales de sodio y potasio en la membrana de la neurona. Estos canales se activan y desactivan, dependiendo de la señal que reciba la neurona. Esto cambia el voltaje de la membrana, creando un potencial de acción. Esta mecánica ha sido simulada en el pasado con modelos simples de integración y disparo utilizando materiales de silicio y semiconductores orgánicos, pero estos circuitos no pueden detectar/procesar señales biológicas, químicas o físicas directamente.

Pero, los científicos del reciente estudio fueron más allá y han desarrollado transistores electroquímicos orgánicos (OECT) para crear la nueva neurona electroquímica orgánica basada en la conductancia (c-OECN). Gracias a ello, la nueva neurona artificial es capaz de replicar la mayoría de las características neuronales y puede funcionar como un sensor para detectar señales bioquímicas y activar/estimular el nervio vago.

Vía iStock.

Conclusión

En conclusión, el desarrollo de la neurona electroquímica orgánica basada en la conductancia (c-OECN) ha permitido a los científicos simular muchas de las características neuronales y crear un sensor capaz de detectar señales bioquímicas. Esta tecnología abre la puerta a nuevas formas de controlar señales en sistemas biológicos. Ello sin duda ayudará en la investigación y desarrollo de dispositivos médicos y electrónicos.

Referencias:

Ion-tunable antiambipolarity in mixed ion–electron conducting polymers enables biorealistic organic electrochemical neurons: https://doi.org/10.1038/s41563-022-01450-8

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *