Desarrollan antena inyectable para alimentar implantes médicos sin cirugía

Investigadores del MIT Media Lab desarrollaron una antena del tamaño de un grano de arena que puede ser inyectada en el cuerpo para alimentar de forma inalámbrica implantes médicos de tejido profundo, como marcapasos en pacientes cardíacos y neuromoduladores en personas con epilepsia o enfermedad de Parkinson.

La antena, de 200 micrómetros, opera a frecuencias bajas (109 kHz) gracias a una tecnología innovadora que combina una película magnetoestrictiva, que se deforma al aplicar un campo magnético, con una película piezoeléctrica, que convierte la deformación en carga eléctrica. Esta combinación permite que la antena genere energía sin necesidad de baterías, lo que representa un avance significativo en la miniaturización de los implantes de tejido profundo.

Según Baju Joy, estudiante de doctorado en el grupo de investigación Nano-Cybernetic Biotrek, "este es el siguiente gran paso en la miniaturización de los implantes de tejido profundo. Permite implantes sin batería que pueden ser colocados con una aguja en lugar de requerir una cirugía mayor".

El trabajo fue publicado en la edición de octubre de IEEE Transactions on Antennas and Propagation, donde Joy colaboró con otros investigadores, incluyendo a Yubin Cai, Benoît X. E. Desbiolles, Viktor Schell, Shubham Yadav, David C. Bono y Deblina Sarkar, profesora asociada en el Media Lab.

Los implantes de tejido profundo actualmente se alimentan mediante baterías de varios centímetros que deben ser reemplazadas periódicamente o mediante bobinas magnéticas que cosechan energía de forma inalámbrica. Sin embargo, el método de bobina solo funciona a altas frecuencias, lo que puede causar calentamiento de los tejidos y limitar la cantidad de energía que se puede entregar de manera segura al implante.

"Después de ese límite, comienzas a dañar las células", explica Joy. La investigación del equipo destaca que "desarrollar una antena de dimensiones ultra pequeñas (menos de 500 micrómetros) que pueda operar de manera eficiente en la banda de baja frecuencia es un desafío".

La antena desarrollada por el equipo del MIT no solo evita el calentamiento de los tejidos, sino que también entrega entre cuatro y cinco órdenes de magnitud más energía que las antenas implantables de tamaño similar que dependen de bobinas metálicas y operan en el rango de frecuencias de GHz.

La activación de la antena se logra mediante un dispositivo similar a un cargador inalámbrico de teléfono celular, que puede ser aplicado a la piel como un parche adhesivo o colocado en un bolsillo cerca de la superficie de la piel.

La antena se fabrica con la misma tecnología que los microchips, lo que facilita su integración con microelectrónica ya existente. Joy menciona que "los componentes electrónicos y electrodos pueden ser fabricados para ser mucho más pequeños que la antena misma, y se integrarían con la antena durante la nanofabricación".

La fabricación de las antenas podría escalarse fácilmente, permitiendo que múltiples antenas e implantes sean inyectados para tratar grandes áreas del cuerpo. Además de su aplicación en marcapasos y neuromodulación, esta antena también podría utilizarse para la detección de glucosa en el cuerpo, mejorando considerablemente los circuitos existentes que ya cuentan con sensores ópticos para detectar glucosa.

"Ese es solo un ejemplo", concluye Joy. "Podemos aprovechar todas estas otras técnicas que también se desarrollan utilizando los mismos métodos de fabricación, y luego integrarlas fácilmente con la antena".

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