Imagen
compuesta mostrando [10 micrómetros] una célula neuronal en la
ONU SGFET hecha de grafeno y su vinculación
– Crédito José A. Garrido
El
grafeno es un material de dos dimensiones con excepcionales propiedades electrónicas
y un enorme potencial para aplicaciones prácticas.
Un
equipo de la Universidad Técnica
de Múnich, compuesto por Lucas H. Hess, Max Seifert y José A. Garrido ha
desarrollado un trabajo que ofrece una eventual solución de transistores grafeno-bloqueadores
y sus aplicaciones en bioelectrónica. Este trabajo que aparece en arXiv de la Universidad de Cornell [Library] el 06 de febrero de 2013.
El
grafeno basado en transistores que respondan a los cambios en soluciones químicas,
podría ser utilizado para conectar dispositivos electrónicos directamente en
sistema nervioso humano; es la afirmación de los investigadores de la Universidad Técnica
Alemana que han construido conjuntos de
dispositivos que responden a los cambios en en los electrolitos que rodean las células
vivas. El equipo espera que su investigación podría resultar en implantes de
retina que podrían ayudar a las personas con discapacidad visual.
La
investigación se centra sobre el pequeño voltaje que crea una neurona a través
de su membrana celular cuando se activa, con la potencial diferencia resultante
de los iones de sodio que se desplazan dentro de la célula y los iones de
potasio en movimiento hacia fuera en la solución circundante.
Desde
la década de 1970, los biofísicos han estado tratando de detectar este cambio
repentino en las propiedades electrolíticas del líquido que rodea la célula,
usando un tipo de transistor efecto de campo [FET]. Estos dispositivos se
denominan soluciones cerradas FETs [SGFETs] y gran parte de la investigación
inicial se realizó utilizando silicio. Pero cuando en 2004 se aisló el grafeno,
algunos investigadores se dieron cuenta que este material – una capa de carbono
de sólo un átomo de espesor – podría utilizarse para crear mejores SGFETs.
De
acuerdo a José A. Garrido, de la Universidad
Técnica de Múnich, que ha dirigido el trabajo, el grafeno
ofrece importantes ventajas sobre el silicio. Primeramente, la superficie del
grafeno permanece limpia a diferencia del silicio en la cual se forma rápidamente
una capa de óxido, degradando su rendimiento cuando se expone al electrolito. En
segundo lugar, los electrones del grafeno tienen una alta movilidad, haciendo a
los dispositivos más sensibles que los de silicio SGFETs. Por último, el
grafeno es extremadamente flexible, lo que es bueno debido que cualquier dispositivo
implantado en el cerebro o tejido similar, debe ser flexible.
En
su nuevo trabajo, José A. Garrido et al. , han creado 8x8 matrices de SGFETs
con cada individual medición de un
transistor de unos 10 micrómetros de ancho. Estas matrices se utilizan para
detectar señales de disparo a partir de células neuronales que se cultivaron en
un medio artificial. Los investigadores también han demostrado que las células
neuronales son capaces de sobrevivir por
largos períodos de tiempo en las proximidades de las capas de grafeno. Ahora
quieren demostrar que el trabajo SGFETs en tejidos vivos – en lugar de células –
y que el tejido neuronal nos es afectado por la presencia de los dispositivos.
Según
Garrido, una aplicación importante de los SGFETs de grafeno sería la creación
de implantes de retina que podrían mejorar la visión de las personas con
discapacidad visual; de hecho, cree que una matriz que contenga cerca de 1.000
elementos, podría proporcionar al
cerebro la información suficiente para que la persona sea capaz de percibir una
imagen.
Otra
aplicación, serían implantes corticales para ayudar a las personas a
controlar las extremidades artificiales.
Aun cuando la creación de una matriz de 1.000
elementos de SGFETs de grafeno es un sencillo proceso, José A. Garrido dice que
la integración de la tecnología dentro de una persona requerirá un trabajo mucho
más especial.
Fuente: PhysicsWorld [Hamish
Johnston editos Physics World] / Cornell University
[Library]