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Microagujas para estudiar la actividad neuronal

Investigadores del CSIC y de la empresa Ikerlan han desarrollado unas novedosas microagujas para aplicaciones neuronales. Utilizando un polímero como sustrato, estas microagujas son menos frágiles que las tradicionales de silicio. Otras características, como su transparencia y su biocompatibilidad, actualmente en estudio, las convierten en prometedoras candidatas para implantes y tratamientos en el ámbito de la neuromedicina. Ahora buscan fabricantes interesados en participar en el desarrollo y la explotación comercial.

Imagen de la microaguja, obtenida por microscopio electrónico de barrido (SEM). Las microagujas tienen un grosor de entre 40 y 100 micrómetros. Foto: Ikerlan. Las microagujas de múltiples contactos son una de las herramientas más poderosas en el ámbito de la neurociencia: abren las puertas a una óptima comunicación e interacción con la actividad producida por grupos de neuronas o, incluso, con neuronas individuales y permiten abordar investigaciones impensables hace algo más de una década. Se pueden usar para el registro y la estimulación neuronal, para la administración de fármacos de forma localizada en zonas muy concretas del cerebro y, en el futuro, para aplicaciones de interfase cerebro-máquina en implantes (biónica).

Investigadores del Instituto de Microelectronica de Barcelona (CSIC), del Instituto Cajal (CSIC) y del Centro de Investigación Biomédica en Red, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), y de la empresa Ikerlan han desarrollado y patentado un nuevo modelo de microaguja para aplicaciones neuronales. Esta basada en un tipo de polímero, el SU-8, un material biocompatible, económico y que se usa actualmente para la fabricación de sondas delgadas y flexibles.

¿Por qué escoger este material? Liset Menendez de la Prida, investigadora del Instituto Cajal del CSIC explica que lo que se espera de una microaguja para aplicaciones neuronales es que sea biocompatible, suficientemente resistente para minimizar el riesgo de rotura en la implantación y que el material sea flexible. Esas características son especialmente importantes si se trata no ya de una aplicación limitada en el tiempo, sino de posibles aplicaciones crónicas como es el caso de implantes de larga duración.

Actualmente, las microagujas existentes están basadas fundamentalmente en la tecnología del silicio, son muy frágiles y tienen un grado de bicompatibilidad no muy alto. En cambio, el polímero SU-8 reúne características muy adecuadas para este tipo de dispositivos.

Las microagujas se pueden usar para el registro y la estimulación neuronal, la administración de fármacos y, en el futuro, para aplicaciones de biónica

Las nuevas microagujas tienen una longitud de entre 2 y 5 milímetros y un grosor menor de 100 micrómetros (y que puede llegar a ser de 40 micrómetros, en función del proceso de fabricación que se utilice), lo que permite una inserción que minimiza el daño del tejido neuronal. El riesgo de rotura es bajo: el polímero es lo suficientemente flexible para evitar la rotura cuando se manipulan las microagujas pero, a la vez, es lo bastante rígido para evitar la deformación y penetrar adecuadamente diversas capas del cerebro. Respecto a la biocompatibilidad, aunque aún está en fase de estudio, todo indica que será mayor que la del silicio. Otras característica destacable es que se trata de un material más económico que el silicio.

Las microagujas, ya patentadas, fueron dadas a conocer a través de una publicación reciente (Journal of Micromechanics and Microengineering 20 (2010) 064014), que recogía además las pruebas in vitro realizadas con ellas.

La fabricación de los dispositivos ha sido realizada por la empresa Ikerlan. El Instituto de Microelectrónica de Barcelona las ha funcionalizado -mediante la implantación de nanotubos de carbono y la deposición de platino negro con el fin de mejorar sus características eléctricas - y en el Instituto Cajal se han puesto a prueba. Las microagujas prototipo se están utilizando actualmente en estudios de registro neuronal en roedores, en los laboratorios de este último centro.