Científicos fusionan biología y tecnología mediante impresión 3D electrónica dentro de gusanos vivos

Encontrar formas de integrar la electrónica en el tejido vivo podría ser crucial para todo, desde implantes cerebrales a las nuevas tecnologías médicas. Un nuevo enfoque ha demostrado que es posible imprimir circuitos en 3D en gusanos vivos.

Ha habido un interés creciente en encontrar formas de integrar más estrechamente la tecnología con el cuerpo humano, en particular cuando se trata de interconectar la electrónica con el sistema nervioso. Esto será crucial para el futuro interfaces cerebro-máquina y también podría usarse para tratar una serie de afecciones neurológicas.

Pero en su mayor parte, se ha demostrado que es difícil hacer este tipo de conexiones de manera no invasiva, duradera y efectiva. La naturaleza rígida de la electrónica estándar significa que no se mezclan bien con el blando mundo de la biología y, en primer lugar, introducirlos en el cuerpo puede requerir procedimientos quirúrgicos riesgosos.

Un nuevo enfoque se basa en cambio en láser impresión 3D para hacer crecer cables flexibles y conductores dentro del cuerpo. En una reciente papel en Tecnologías de materiales avanzados, los investigadores demostraron que podían usar el enfoque para producir estructuras en forma de estrella y cuadrada dentro de los cuerpos de gusanos microscópicos.

"Hipotéticamente, será posible imprimir bastante profundo dentro del tejido", John Hardy de la Universidad de Lancaster, quien dirigió el estudio, les dijo a New Scientist. “Entonces, en principio, con un ser humano u otro organismo más grande, podría imprimir alrededor de 10 centímetros”.

El enfoque de los investigadores involucra una impresora 3D Nanoscribe de alta resolución, que dispara un láser infrarrojo que puede curar una variedad de materiales sensibles a la luz con una precisión muy alta. También crearon una tinta a medida que incluye el polímero conductor polipirrol, que investigaciones anteriores habían demostrado que podría usarse para estimular eléctricamente las células en animales vivos.

Para probar que el esquema podría lograr el objetivo principal de interactuar con células vivas, los investigadores primero imprimieron circuitos en un andamio de polímero y luego colocaron el andamio encima de una rebanada de tejido cerebral de ratón que se mantenía vivo en una placa de Petri. Luego pasaron una corriente a través del circuito electrónico flexible y demostraron que producía la respuesta esperada en las células cerebrales del ratón.

Luego, el equipo decidió demostrar que el enfoque podría usarse para imprimir circuitos conductores dentro de una criatura viva, algo que hasta ahora no se había logrado. Los investigadores decidieron usar el gusano redondo C. elegans debido a su sensibilidad al calor, las lesiones y la desecación, lo que, según dijeron, sería una prueba estricta de cuán seguro es el enfoque.

Primero, el equipo tuvo que ajustar su tinta para asegurarse de que no fuera tóxica para los animales. Luego tuvieron que meterlo dentro de los gusanos mezclándolo con la pasta bacteriana de la que se alimentan.

Una vez que los animales habían ingerido la tinta, se colocaron debajo de la impresora Nanoscribe, que se utilizó para crear formas cuadradas y estrellas de unos pocos micrómetros de ancho en la piel de los gusanos y dentro de sus entrañas. Sin embargo, las formas no salieron correctamente en la tripa en movimiento, admiten los investigadores, debido al hecho de que se movía constantemente.

Las formas impresas dentro de los cuerpos de los gusanos no tenían ninguna funcionalidad. Pero Ivan Minev de la Universidad de Sheffield dijo New Scientist el enfoque podría algún día hacer posible la construcción de componentes electrónicos entrelazados con tejido vivo, aunque aún se necesitaría un trabajo considerable antes de que fuera aplicable en humanos.

Los autores también admiten que adaptar el enfoque para aplicaciones biomédicas requeriría una investigación adicional significativa. Pero a la larga, creen que su trabajo podría permitir interfaces cerebro-máquina hechas a medida para fines médicos, futuros implantes de neuromodulación y sistemas de realidad virtual. También podría hacer posible reparar fácilmente implantes bioelectrónicos dentro del cuerpo.

Es probable que todavía esté un largo camino por recorrer para lograrlo, pero el enfoque muestra el potencial de combinar la impresión 3D con dispositivos electrónicos flexibles y biocompatibles para ayudar a conectar los mundos de la biología y la tecnología.

Crédito de la imagen: Kbradnam/Wikimedia Commons

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• Fuente: https://singularityhub.com/2023/04/14/scientists-merge-biology-and-technology-with-3d-printed-electronics-inside-living-worms/