Científicos desarrollan un nanodispositivo que analiza los químicos en el cerebro
21 febrero, 2024
Las cantidades de químicos en el cerebro son importantes para un seguimiento adecuado de sus funciones. Si se les conoce adecuadamente será posible definir con más precisión la dosis de medicamentos que se requieren en un tratamiento.
Un dispositivo de nanoescala fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Es capaz de monitorear áreas mil veces más pequeñas que las que se abarcan con la tecnología actual.
Datos precisos sobre químicos en el cerebro
El dispositivo está construido con silicón y recurre a técnicas que se desarrollaron para manufacturar microelectrónicos. Es capaz de recolectar contenido químico en regiones específicas de tejido en fracciones de segundo.
“Con nuestro dispositivo de nanodiálisis, tomamos una técnica establecida y la empujamos hacia un nuevo extremo, haciendo que los problemas de investigación biomédica que antes eran imposibles ahora sean factibles”, señala al medio electrónico Phys.org Yurii Vlasov, quien participó en el estudio.
“Además, dado que nuestros dispositivos se fabrican en silicio utilizando técnicas de fabricación microelectrónica, pueden fabricarse y desplegarse a gran escala”, agrega Vlasov, que se desempeña como profesor de ingeniería eléctrica y computacional.
Esta técnica funciona mediante una sonda con una membrana delgada que se inserta en tejido biológico. Los químicos pasan a través de la membrana en un fluido que se bombea para el análisis.
Las disciplinas que se pueden beneficiar de un análisis directo en el tejido son varias. Entre ellas está la neurociencia, la farmacología y la dermatología. Con la tecnología previa las sondas podían analizar muestras de regiones relativamente grandes de tejido.
Las sondas grandes tenían problemas como provocar daño en los tejidos al ser introducidas. De esta forma los resultados podían sufrir un sesgo. También se requerían cantidades mayores de fluído, lo que tenía impacto en la eficacia y precisión de las lecturas de químicos.
El mayor avance con esta tecnología es la velocidad de flujo bombeado ultralenta que atraviesa la sonda. Ya que recorre un área mil veces más pequeña a una velocidad mil veces menor, la eficiencia de las mediciones es mayor.
“Al disminuir drásticamente el caudal, permite que las sustancias químicas que se difunden en la sonda coincidan con las concentraciones exteriores en el tejido”, explica Vlasov.
“Imagínese que está agregando tinte a una tubería con agua corriente. Si el flujo es demasiado rápido, el tinte se diluye a concentraciones difíciles de detectar. Para evitar la dilución, es necesario bajar el agua casi todo el camino”, complementa el investigador.
La tecnología que se usa actualmente se conoce como “microdiálisis”. La propuesta del equipo de investigadores se llama “nanodiálisis”.
Los dispositivos de microdiálisis se construyen con sondas de vidrio y membranas de polímero, que son difíciles de reducir en tamaño. Por eso los desarrolladores de esta nueva tecnología se basaron en técnicas para fabricar microchips de silicón.
Estos dispositivos reducen costos de producción. Eso facilita su fabricación a escala industrial. Esta es una de las grandes ventajas que señalan los desarrolladores. Con estos dispositivos será posible seguir con más precisión la química cerebral en el futuro.