Investigadores del MIT Media Lab han creado una innovadora antena, comparable en tamaño a un grano de arena, que puede ser inyectada en el cuerpo para proporcionar energía de manera inalámbrica a implantes médicos situados en tejidos profundos. Esta tecnología tiene aplicaciones potenciales en dispositivos como marcapasos y neuromoduladores, utilizados por pacientes cardíacos y personas con epilepsia o enfermedad de Parkinson.
El estudiante de doctorado Baju Joy, miembro del grupo de investigación Nano-Cybernetic Biotrek, afirma: “Este es el siguiente gran paso en la miniaturización de los implantes de tejidos profundos. Permite implantes sin batería que pueden ser colocados con una aguja, evitando así cirugías mayores.”
Un artículo que detalla este avance fue publicado en la edición de octubre de IEEE Transactions on Antennas and Propagation. En la publicación, Joy colabora con Yubin Cai, también estudiante de doctorado; Benoît X. E. Desbiolles y Viktor Schell, exinvestigadores postdoctorales del MIT; Shubham Yadav, estudiante de doctorado en artes y ciencias mediáticas; David C. Bono, instructor en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT; y Deblina Sarkar, profesora asociada en desarrollo profesional de AT&T y líder del grupo Nano-Cybernetic Biotrek.
Avances significativos en la tecnología médica
Los implantes actuales se alimentan mediante baterías que requieren cirugía para su reemplazo o mediante bobinas magnéticas colocadas quirúrgicamente que recolectan energía inalámbricamente. Sin embargo, este último método solo funciona a altas frecuencias, lo que puede provocar calentamiento del tejido y limitar la cantidad de energía que se puede entregar al implante cuando se miniaturiza a tamaños submilimétricos.
“Después de ese límite, comienzas a dañar las células”, advierte Joy.
El equipo ha señalado en su artículo que “desarrollar una antena a dimensiones ultra pequeñas (menos de 500 micrómetros) que pueda operar eficientemente en la banda de baja frecuencia es un desafío”. La antena desarrollada mide 200 micrómetros y opera a frecuencias bajas (109 kHz), gracias a una tecnología innovadora que combina una película magnetoestructural con una película piezoeléctrica. Esta combinación permite convertir la deformación mecánica en carga eléctrica.
Potencial revolucionario para dispositivos bioeléctricos
Sarkar menciona que esta nueva antena proporciona entre cuatro y cinco órdenes de magnitud más potencia que las antenas implantables similares que dependen de bobinas metálicas y operan en el rango de frecuencia GHz. “Nuestra tecnología tiene el potencial de introducir un nuevo camino para dispositivos bioeléctricos mínimamente invasivos que puedan operar inalámbricamente dentro del cuerpo humano”, asegura.
La activación de la antena se logra mediante un dispositivo similar a un cargador inalámbrico para teléfonos móviles, lo suficientemente pequeño como para ser aplicado sobre la piel como un parche adhesivo o guardado cerca del cuerpo.
Dado que la antena se fabrica utilizando tecnología similar a la microelectrónica, su integración con otros microchips existentes resulta sencilla. Joy agrega: “Estos componentes electrónicos pueden hacerse mucho más pequeños que la propia antena e integrarse durante la nanofabricación.” Esto permite colocar todo el sistema mediante inyecciones con aguja.
Aplicaciones futuras y escalabilidad
Los investigadores destacan que la producción de estas antenas podría escalarse fácilmente, permitiendo inyectar múltiples unidades para tratar áreas extensas del cuerpo. Además del uso en marcapasos y neuromodulación, otra posible aplicación es el monitoreo glucémico dentro del organismo. Aunque ya existen circuitos ópticos para detectar glucosa, estos se beneficiarían enormemente con una fuente de alimentación inalámbrica integrada no invasivamente.
“Ese es solo un ejemplo”, concluye Joy. “Podemos aprovechar todas estas otras técnicas desarrolladas con los mismos métodos de fabricación e integrarlas fácilmente con la antena.”
Si (
No(
