Fusionando biología y electrónica

Artículo publicado por Peter Reuell el 26 de agosto de 2012 en la Universidad de Harvard

Investigadores cultivan tejidos cibernéticos con nanoelectrónica incrustada.

Científicos de Harvard han creado por primera vez un tipo de tejido “cyborg” incrustando una red tridimensional de cables funcionales, biocompatibles y nanométricos dentro de tejidos humanos artificiales.

Tal como se describe en un artículo publicado el 26 de agosto en la revista Nature Materials, un equipo de investigación liderado por Charles M. Lieber, Profesor Mark Hyman Jr. de química en Harvard, y Daniel Kohane, profesor de la Facultad de Medicina de Harvard en el Departamento de Anestesia del Hospital Infantil de Boston, desarrolló un sistema para crear “andamios” nanométricos que pueden sembrarse con células para cultivar tejidos en ellos.

Cyborg © by runran


“Los actuales métodos que tenemos para monitorizar o interactuar con sistemas vivos son limitados”, dice Lieber. “Podemos usar electrodos para medir la actividad en nuestras células o tejidos, pero eso los daña. Con esta tecnología, por primera vez, podemos trabajar a la misma escala que la unidad de los sistemas biológicos sin interrumpirlos. Finalmente, esto trata de fusionar tejidos con electrónica de una forma en la que es difícil determinar dónde termina el tejido y empieza la electrónica”.

También contribuyen al trabajo Robert Langer, del Instituto Koch en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, y Zhigang Suo, Profesor Allen E. y Marilyn M. Puckett de Mecánica y Materiales en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard.

La investigación aborda una preocupación que se ha asociado desde hace mucho tiempo con el trabajo sobre tejidos de bioingeniería: cómo crear sistemas capaces de sentir cambios químicos o eléctricos en el tejido después de haber sido cultivados e implantados. El sistema podría también representar una solución a los problemas en el desarrollo de métodos para simular directamente tejidos artificiales y medir reacciones celulares.

“En el cuerpo, el sistema nervioso autónomo sigue el rastro del pH, la química, el oxígeno y otros factores, y desencadena  las respuestas necesarias”, dice Kohane. “Tenemos que ser capaces de imitar el tipo de bucles de retroalimentación intrínsecos que ha desarrollado el cuerpo para mantener un control fino a nivel celular y de tejido”.

Usando el sistema nervioso autónomo como inspiración, Bozhi Tian, antiguo estudiante de doctorado de Lieber y becario de posdoctorado en los laboratorios de Kohane y Langer, se unió al estudiante graduado de Harvard Jia Liu en el laboratorio de Lieber para construir redes en malla de cables nanométricos de silicio.

El proceso de construcción de las redes, comenta Lieber, es similar al usado para grabar microchips.

Empezando con un sustrato bidimensional, los investigadores colocaron una malla de un polímero orgánico alrededor de cables nanométricos, lo cual sirvió como elementos sensores críticos. Los electrodos nanométricos, que conectan los elementos de nanocables, se construyeron sobre la malla para permitir a los transistores de nanocables medir la actividad en las células sin dañarlas. Una vez completado, el sustrato se disuelve, dejando a los investigadores una esponja en forma de red, o malla, que pueden plegarse o enrollarse en una multitud de formas tridimensionales.

Una vez completas, las redes eran lo bastante porosas para permitir que el equipo las sembrase de células y hiciera crecer en cultivos 3-D.

“Los anteriores esfuerzos por crear redes sensibles de bioingeniería se había centrado en capas bidimensionales, donde los cultivos celulares crecen sobre componentes electrónicos, o sobre capas conformales, donde las sondas se colocan en la superficie de los tejidos”, dice Tian. “Es deseable tener una descripción precisa del comportamiento celular dentro de la estructura 3-D de un tejido, y también es importante tener sondas nanométricas para evitar interrupciones en la arquitectura celular o tisular”.

Usando células cardiacas y nerviosas, el equipo desarrolló con éxito tejidos con redes nanométricas incrustadas sin afectar a la viabilidad o actividad de la célula. Con dispositivos incrustados, los investigadores pudieron detectar señales eléctricas generadas por células en las profundidades del tejido y medir los cambios en esas señales en respuesta a medicamentos cardio o neuroestimulantes.

También construyeron mediante bioingeiería vasos sanguíneos, y usaron la tecnología incrustada para medir cambios en el pH — como se darían en una respuesta a la inflamación, isquemia y otros entornos celulares o bioquímicos — tanto dentro como fuera de los vasos.

Aunque existe un número de potenciales aplicaciones para la tecnología, el uso más a corto plazo, dice Lieber, puede proceder de la industria farmacéutica , donde los investigadores podrían usarla para estudiar con mayor precisión cómo los medicamentos recientemente desarrollados actúan en los tejidos tridimensionales, en lugar de en finas capas de células cultivadas. El sistema podría usarse también algún día para monitorizar cambios dentro del cuerpo y reaccionar de acuerdo a los mismos, ya sea mediante una estimulación eléctrica o liberando un medicamento.


Autor: Peter Reuell
Fecha Original: 26 de agosto de 2012
Enlace Original

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Comments (7)

  1. Fandila

    ¿Pero en esos implantes biónicos tan micromizados no surgiria el rechazo y acabarían por no ser útiles o de función muy limitada?
    ¿Serán necesrios unos “medicamentos” para que lo anterior no ocurra, o realmente esa experimentación no se aplicaria a un organismo que pueda poner en marcha sus defensas? En qué grado afectaria al sistema inmunologico.
    De ser exitoso a lo mejor también fuera posible sustituir los “músculos” del robot por músculos biológicos para movimientos mas versátiles, elásticos y sincronizados

  2. Fandila

    Acabo de entrar el mensaje, pero no ha entrado.Lo peor es que no hay forma de recuperarlo.

  3. El_tonto_del_pueblo

    Que mal rolo Fandila… Tendrás que repetirlo

    Saludos

  4. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Peter Reuell el 26 de agosto de 2012 en la Universidad de Harvard Investigadores cultivan tejidos cibernéticos con nanoelectrónica incrustada. Científicos de Harvard han creado por primera vez un ti……

  5. [...] en Medicina, Tecnologí­a. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web. [...]

  6. De alguna manera, los Ciborgs ya están aquí entre nosotros, ¿Cuántas personas pululan por las calles de todas las ciudades del mundo con artefactos artificiales implantados en sus cuerpos para poder continuar con sus vidas cotidianas que, sin esos anexos, no podrían? Y, por otra parte, la vida futurista que estamos viviendo, nos lleva también a ir implantando lenguajes que van en la misma línea, Resulta curioso además que ya hablemos como si fuéramos ciborgs. Decimos “me he quedado sin batería”, cuando hablamos del móvil, como si fuera parte de nuestro cuerpo, de nuestro yo”, y, en algunos casos…¡lo es!

    Hoy podemos leer cosas como estas:

    “Neil Harbisson se presenta como “el primer ciborg reconocido oficialmente por un Gobierno”. Es artista, tiene 30 años y vive en Barcelona. Nació con un problema: veía en blanco y negro. Introdujo el color en su vida mediante un dispositivo electrónico insertado en su nuca que traduce los tonos en sonidos. Tras dudas y rechazos, el Gobierno británico aceptó finalmente la foto oficial para el pasaporte con ese tercer ojo cibernético. Asumió su tesis de que ese añadido artificial forma parte ya de su organismo. Ahora, Neil está decidido a impulsar la revolución de los ciborg. Este es un encuentro muy especial con él. Surrealista y, sobre todo, futurista. Plantea tantas preguntas, abre tantas vías, que obliga a pensar de otro modo. (El Pais. Juan José Millás 15 ENE 2012),

    “Qué duda nos puede caber de que, durante toda la evolución humana hemos progresado gracias a la evolución tecnológica. Sin embargo, esta evolución siempre ha sido vista como una oposición de la naturaleza y la cultura, del humano y sus logros tecnológicos. La era que actualmente vivimos está relacionada con el progreso digital y el ciberespacio como segunda forma de vida.

    El ordenador como herramienta externa para el almacenamiento de recursos, su función como memoria y los espacios virtuales juegan un rol fundamental en el funcionamiento de nuestra cultura actual. La comunicación electrónica ha sustituido gran parte del transporte físico que perduraba durante siglos y era la única forma de intercambiar recursos. Así, el cyborg de la era digital nos muestra la fusión del hombre con los logros tecnológicos de modo que las extensiones tecnológicas se convierten en partes del humano, los implantes como sustitutos artificiales del cuerpo humano desempeñan una función natural.”

    Todo esto es también, además de su comienzo en el presente, un adelanto del futuro que se nos viene encima a pasos de gigante. Así, los Ciborgs y los Robots serán cosas cotidianas en las vidas de nuestras descendientes pero, ¿para bien o para mal?

    ¡Esa es la cuestión!

    No siempre podemos jugar a ser dios sin pensar en las consecuencias, Nos gusta jugar con cosas peligrosas sin pensar en los peligros que, algunas cuestiones conllevan. Acordémonos de la Bamba atómica de mal recuerdo.

    saludos.

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