Profesionales en el área de investigación han conquistado la monumental tarea de fabricar sistemas escalables de nanosondas lo suficientemente pequeñas para registrar el trabajo que se desarrolla al interior de las células cardiacas y neuronas primarias. 

La habilidad para leer la actividad eléctrica de las células es el fundamento de diversos procedimientos biomédicos como el mapeo de la actividad cerebral y las prótesis neurales. El desarrollo de nuevas herramientas para electrofisiología intracelular (corriente eléctrica que circula a través de las células), que sobrepasa los límites de las posibilidades físicas (resolución espaciotemporal) y que al mismo  tiempo minimiza la actividad invasiva, puede ofrecer un mejor entendimiento sobre células electrogénicas y sus redes en los tejidos, así como nuevos caminos para las interfaces humano-máquina. 

En un artículo publicado en Nature Nanotechnology, científicos del Instituto de Tecnología Avanzada de Surrey  (ATI) en colaboración con la Universidad de Harvard, describen detalladamente cómo produjeron un sistema de sondas ultra pequeñas de transistores de efecto de campo con nanofilamentos en U para el registro intracelular. Esta increíble estructura diminuta fue utilizada para registrar, con gran claridad, la actividad interna de neuronas primarias entre otras células electrogénicas. El dispositivo también tiene la capacidad para realizar registros multicanal. 

El Doctor Yunlong Zhao del ATI en la Universidad de Surrey afirma: “Si bien nuestros profesionales médicos pueden entender mejor nuestra condición física y nos ayudan a vivir por más tiempo, es importante sobrepasar los límites de la ciencia moderna para brindarles las mejores herramientas posibles para realizar su trabajo. Para que esto sea posible, la intersección entre humanos y máquinas es inevitable”.

“Nuestras sondas de nanofilamentos flexibles pueden ser una herramienta muy poderosa debido a su capacidad para medir señales intracelulares  cuya amplitud es comparable con técnicas de fijación de membrana. El dispositivo tiene la ventaja ser escalable por lo que la incomodidad es mínima y no causa daños fatales en la célula (dilatación del citosol). Por medio de este trabajo obtuvimos evidencias sobre el efecto del tamaño y la curvatura en la internalización del dispositivo y la señal de registro intracelular”.

El profesor Charles Lieber, miembro del Departamento de Química y Biología Química de la Universidad de Harvard opina: “Este trabajo representa un gran avance para solucionar el problema de integrar bloques de construcción “sintetizados” a escala nanométrica en chips y sistemas en escala de oblea. Esto nos permite abordar el desafío del escalamiento del registro intracelular.”

“Para la mayoría (incluyéndonos), lo hermoso de la ciencia es contar con aquellos desafíos que conllevan a la generación de hipótesis y nuevos trabajos. A largo plazo, vemos que el desarrollo de estas sondas junto con nuestras capacidades ciertamente conducirá al avance en interfaces cerebro-máquina de alta resolución y, eventualmente, es posible que los cyborgs sean una realidad.”

El profesor Ravi Silva, Director del ATI de la Universidad de Surrey afirma: “Esta increíble y ambiciosa pieza de trabajo ilustra el valor de la colaboración académica. Además de la posibilidad de mejorar las herramientas que utilizamos para el monitoreo de células, este trabajo ha sentado las bases de las interfaces máquinas-humanos con el potencial para mejorar vidas alrededor del mundo.”

El Doctor Yunlong Zhao y su equipo trabajan actualmente en el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía, sondas electroquímicas, dispositivos bioelectrónicos, sensores y sistemas electrónicos 3D blandos. Los estudiantes de pregrado, profesionales y estudiantes de postdoctorado con perfiles enfocados en áreas como almacenamiento de energía, electroquímica, nanofabricación, bioelectrónica e ingeniería de tejidos pueden contactar al Dr Zhao  para explorar nuevas oportunidades.