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jueves, 21 de febrero de 2013

IMPLANTES DE RETINA, GRAFENO Y LA BIOELECTRÓNICA





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]