Implantes neuromusculares a escala nanométrica
Las conexiones neuromusculares, es decir, entre las células nerviosas (las neuronas) y las fibras musculares en el sistema nervioso periférico, constituyen un objetivo importante de la protética. Las interfaces nanotecnológicas de alta resolución y bajo nivel de ruido son cada vez más prometedoras para el tratamiento de muchas disfunciones causadas por traumatismos o problemas neurodegenerativos. Gracias a su trabajo en el marco del proyecto MERIDIAN (Micro and nano engineered bi-directional carbon interfaces for advanced peripheral nervous system prosthetics and hybrid bionics), financiado con fondos europeos, unos científicos han logrado un hito en el desarrollo de tales interfaces. Se trata de una tecnología innovadora que se fundamenta en un contacto entre un único electrodo y una única fibra muscular que es casi intracelular y que favorece que las neuronas «engullan» unos electrodos de oro con forma de seta. Las interfaces han permitido el registro y la estimulación con un nivel de resolución y un cociente de señal a ruido sin precedentes. De esta manera, el músculo estriado puede servir como amplificador biológico de los impulsos motores emitidos por el sistema nervioso central y, de esa manera, aprovecharse en prótesis de control cerebral. Las láminas de diamante nanocristalino que recubren los electrodos fungiformes tridimensionales otorgan propiedades electroquímicas excepcionales, excelente estabilidad mecánica y química y biocompatibilidad. Los electrodos de diamante se ensayaron en vivo en dispositivos intraneuronales y extraneuronales. La funcionalización de la superficie con péptidos permitió que las neuronas los envolvieran. Los electrodos se organizaron en series de microelectrodos y se procesaron para obtener implantes flexibles. Se realizaron ensayos con electrodos intraneuronales tipo SELINE (acrónimo de interfaz neuronal intrafascicular de apertura autónoma) que se implantaron en el nervio ciático de ratas. Los electrodos intraneuronales se utilizaron para transmitir una retroalimentación sensorial mediante estimulación neuronal en un individuo con una amputación por debajo del codo. Además, se realizó una validación crónica o a largo plazo de un nuevo diseño de electrodo intraneuronal tridimensional microfabricado que reveló buenas posibilidades de estimulación en implantes crónicos. El equipo de MERIDIAN construyó también un electrodo regenerativo plano. Este se insertó en unas guías nerviosas personalizadas que, tras su implantación, permitieron que los axones se regenerasen a través del canal situado sobre el electrodo. Utilizando una técnica de obtención de películas finas y otras técnicas novedosas para el suministro de factores neurotróficos y de crecimiento mediante microesferas, fue posible construir un dispositivo adecuado para aplicaciones centradas en los nervios periféricos. Se presentarán nuevos electrodos para implantes in vivo en dispositivos biónicos bidireccionales y en tiempo real, para aplicarlos en el tratamiento de la incontinencia urinaria y para integrarlos en manos artificiales. Las estrategias de regeneración neuronal permitirán mejorar aún más los beneficios del uso de estas prótesis.
Palabras clave
Implantes neuromusculares, electrodo, prótesis, oro, diamante