Implantes mínimamente invasivos para estimulación eléctrica selectiva

Investigadores de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona han liderado un estudio sobre un nuevo método para implementar implantes electrónicos muy delgados y flexibles dentro del cuerpo humano, dirigidos a estimular eléctricamente los nervios periféricos y recuperar la función motora en personas con parálisis.

CCS-UPF | 17 julio 2015 10:32

Los implantes pueden ser mucho más delgados y flexibles que los actualmente existentes. / UPF

Un nuevo método para implementar implantes electrónicos muy delgados y flexibles dentro del cuerpo humano es el objetivo de una línea de investigación en la que trabaja Antoni Ivorra, jefe del grupo en Electrónica Biomédica de la Universidad Pompeu Fabra (BERG), en el departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de la UPF.

Estos dispositivos están dirigidos a estimular eléctricamente los nervios periféricos y principalmente para recuperar la función motora en personas con parálisis.

Ahora, un trabajo publicado por Laura Becerra-Fajardo y Antoni Ivorra en PLoS One este mes de julio demuestra in vivo que con la metodología que proponen los autores será posible desarrollar implantes suficientemente "inteligentes" como para responder a instrucciones externas según las necesidades de estimulación.

El direccionamiento de implantes es una característica casi imprescindible para aplicaciones destinadas a recuperar funciones motoras en pacientes con parálisis, dado que en estos casos es necesario activar selectivamente una serie de nervios siguiendo un patrón.

En la investigación se presenta un prototipo de electrónica direccionable (todavía no implantable; 5 cm x 5 cm) que, suficientemente miniaturizado, se podrá incluir dentro de los futuros implantes inteligentes y podrá ser dirigido externamente con estimulación selectiva.

En la investigación se presenta un prototipo de electrónica direccionable que se podrá incluir dentro de los futuros implantes inteligentes

Implantes más delgados y flexibles

"Nosotros usamos el cuerpo humano como conductor eléctrico para transmitir la energía desde electrodos externos a los implantes", explicaron Becerra-Fajardo e Ivorra. Los implantes transforman estas corrientes inocuas de alta frecuencia en corrientes de baja frecuencia capaces de producir estimulación. "Nuestro método es viable y seguro porque las corrientes que transmitimos a través del cuerpo humano son de alta frecuencia y en forma de ráfagas cortas", han añadido.

De esta manera, los implantes pueden ser mucho más delgados y flexibles que los actualmente existentes que no utilizan ninguno de los dos métodos habituales (energía electroquímica y acoplamiento inductivo) para proporcionar energía a la electrónica. Estos otros dos métodos requieren componentes que son voluminosos y rígidos (baterías y bobinas). En contraste, el método en estudio solo requiere de un pequeño núcleo de electrónica pasiva y de dos electrodos periféricos.

Un proceso de implantación muy poco invasivo

El hecho de que los implantes puedan ser muy delgados hace que, en la práctica, puedan ser muy poco voluminosos y flexibles y que se puedan implantar mediante un procedimiento muy parecido a una inyección (injectable neurostimulators). En definitiva, esto hace que tanto los implantes como el proceso de implantación sean muy poco invasivos. Algo que los autores ya habían demostrado previamente con electrónica que no era direccionable.

En estos momentos, Becerra-Fajardo está trabajando en una nueva versión de estos ingenios "inteligentes" que permitirá hacer implantes con un diámetro de solo unos 2 mm y una longitud de unos 4 cm.

Referencia bibliográfica:

Laura Becerra-Fajardo, Antonio Ivorra (2015)," In Vivo Demonstration of Addressable Microstimulators Compra Rectification of Epidermically Applied Currents for Miniaturized Neuroprostheses", PloS One, 6 de julio, DOI: 10.1371 / journal.pone.0131666.

Trabajos anteriores relacionados:

Antonio Ivorra, Laura Becerra-Fajardo (2014), " Flexible Thread-like Electrical Stimulation Implantes Based on Rectification of Epidermically Applied Currents Which Perform ChargeBalance" Replace, Repair, Restore, Relieve - Bridging Clinical and Engineering Solutions in Neurorehabilitation Biosystems & BioRobotics, Volumen 7, pp 447-455.