- Los científicos de UC Irvine han desarrollado interfaces de carga ocultas para dispositivos médicos implantados a largo plazo
- La salida de acceso a la aguja alimenta el implante sin exponer permanentemente la conexión eléctrica.
- Los investigadores lograron una transferencia de datos de 16 Mbps a través de una conexión temporal implante-aguja
Un desafío persistente en la bioelectrónica es que los enchufes expuestos invitan a la contaminación microbiana, mientras que las antenas de carga inalámbrica son voluminosas.
Científicos de la Universidad de California en Irvine han desarrollado una toma de corriente implantable que se encuentra debajo de la piel y a la que se accede mediante la simple inserción de una aguja.
Llamado tomacorriente bioelectrónico implantable (IBO), el dispositivo permanece debajo de la piel hasta que se necesita acceso eléctrico para carga, mantenimiento o recuperación de datos.
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Los investigadores describen el implante como un simple punto de acceso compatible con sensores, interfaces neuronales, estimuladores y sistemas alimentados por baterías que ya se utilizan en medicina.
El dispositivo consta principalmente de un plástico blando y esponjoso con poros de unos 150 micrómetros de ancho, comparable al diámetro de una aguja muy fina.
Primero se sumergió la esponja en un polímero altamente conductor, cubriendo sus poros con una capa de 100 a 200 nanómetros de espesor.
Luego aplican una solución de caucho de silicona para formar una funda protectora eléctricamente aislante alrededor de la superficie exterior.
Se intercalaron varias capas de esponja revestidas entre capas de esponja sin recubrimiento y se cubrieron completamente con caucho de silicona para completar el módulo.
Según Hyung Joon Shim, investigador postdoctoral en ingeniería eléctrica en UC Irvine, el dispositivo permanece completamente debajo de la piel entre usos.
Se inserta una aguja solo cuando se necesita acceso eléctrico y se retira inmediatamente.
En pruebas con ratones y ratas, los investigadores conectaron enchufes a implantes de interfaz neuronal para recargar baterías y transferir datos.
La transferencia de datos alcanzó aproximadamente 16 Mbps, correspondiente a la velocidad máxima posible del implante durante esta sesión de prueba.
Experimentos separados con cerdos vincularon salidas a implantes de estimulación, entregando pulsos eléctricos de 20 microamperios que duraban 100 milisegundos cada uno durante períodos prolongados.
La estructura perforada evita la rotura después de más de 100 inserciones de agujas con calibres de 18 a 30.
Pasar de los resultados de laboratorio a las aplicaciones del mundo real
Las salidas implantadas permanecieron en los ratones durante más de un año sin causar deterioro ni complicaciones visibles.
Jennifer Gelinas, profesora asociada de pediatría, anatomía y neurobiología en UC Irvine, dijo que la seguridad a largo plazo es uno de los requisitos más importantes para cualquier tecnología implantable.
Debido a que los animales experimentales fueron anestesiados durante la sesión de carga, el uso en el mundo real en pacientes despiertos requeriría una colocación diferente de la aguja.
Gelinus sugiere que una cinta médica o un vendaje adhesivo, similar al método utilizado para las agujas intravenosas estándar, puedan estabilizar el punto de conexión.
Pasar una aguja a través de la piel puede causar una breve molestia en comparación con una inyección estándar.
Las versiones futuras pueden incluir agujas pequeñas, anestésicos tópicos o recubrimientos especiales diseñados para reducir el dolor y la inflamación durante su uso.
Debido a que la aguja de salida no requeriría un canal hueco para la administración de fluido, posiblemente podría hacerse más delgada que las agujas de inyección convencionales.
Los científicos afirman que esta salida podría complementar la tecnología inalámbrica, en particular ahorrando el acceso a las agujas para una carga rápida o grandes transferencias de datos.
Dicho esto, el equipo de investigación advirtió que el dolor, el riesgo de infección y la respuesta del tejido deben evaluarse durante sesiones de acceso repetidas antes de que el paciente comience a realizar la prueba.
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