Archivo - Ilustración vectorial del cuerpo humano con moléculas de estructura - BESTBRK - Archivo
MADRID, 30 Sep. (EUROPA PRESS) -
Utilizando el cuerpo humano para transmitir señales, ingenieros de Georgia Tech (Estados Unidos) han creado un sistema de red inalámbrica que permite que pequeños sensores y actuadores implantables se comuniquen entre sí, así como con dispositivos portátiles.
Su sistema, publicado en 'Science', permite que los dispositivos trabajen juntos como nunca antes, detectando señales en una parte del cuerpo y desencadenando una respuesta terapéutica en otra, como la liberación de medicamentos o la estimulación de un nervio. Su método de comunicación es ampliable para incluir múltiples dispositivos interconectados en todo el cuerpo, incluso en lo profundo del estómago.
"Con nuestro sistema, ahora se pueden colocar sensores en el lugar óptimo para detectar una señal biológica y actuadores en el lugar óptimo para realizar una acción terapéutica", subraya Alex Abramson, autor principal del estudio y profesor adjunto de la Facultad de Ingeniería Química y Biomolecular. "No necesitan estar conectados, alineados ni siquiera cerca unos de otros; simplemente pueden enviarse señales entre sí a través del tejido circundante".
Los investigadores pretendían imitar el mismo nivel de conectividad que el cuerpo logra a través del sistema nervioso. Han bautizado su invento como SWANS, acrónimo de Sistema Inteligente de Redes Inalámbricas Autónomas.
Abramson expone que nuestros cuerpos tienen una capacidad muy limitada para permitir el paso de señales inalámbricas tradicionales como Bluetooth o NFC, lo que tradicionalmente ha restringido la compatibilidad entre dispositivos portátiles e implantes. Además, estas señales requieren antenas grandes y mucha energía, por lo que los implantes deben ser de gran tamaño para albergar dichos componentes.
SWANS elimina esas limitaciones utilizando la conductividad iónica natural del tejido corporal como conexión entre los dispositivos.
Cada implante está programado para responder a impulsos eléctricos de voltaje y duración específicos que se transmiten a través del tejido de un dispositivo a otro, lo que permite su activación selectiva. También pueden programarse para coordinarse, de modo que los datos de múltiples sensores, tanto en la superficie como en el interior del cuerpo, se sincronicen y desencadenen una posible acción terapéutica.
"Siempre me ha apasionado crear dispositivos que mejoren la calidad de vida de los pacientes", augura Ramy Ghanim, estudiante de doctorado y primer autor del estudio publicado en Science. "La automatización mejora los resultados y simplifica los tratamientos para los pacientes".
En su estudio, los investigadores demostraron el control motor de ambas extremidades en una rata mediante la coordinación de una red corporal completa de sensores e interfaces neuronales. Sus sensores detectaron el movimiento de la pata delantera de la rata y activaron de forma autónoma otro dispositivo para estimular y contraer el músculo de la pata trasera, simulando el patrón de marcha natural del animal.
Gracias a su red de bajo consumo, los ingenieros pueden crear implantes de menos de 3 milímetros, lo suficientemente pequeños como para ser implantados mediante una jeringa. Están fabricados con componentes electrónicos pasivos que prácticamente no consumen energía mientras esperan a ser activados, pero se activan instantáneamente para realizar una acción.
El bajo consumo de energía garantiza una larga vida útil de los dispositivos: en sus experimentos, el equipo descubrió que un pequeño actuador que se activa una vez al día debería durar aproximadamente un año antes de necesitar ser reemplazado. Además, informaron que los pequeños pulsos eléctricos no causaron ningún daño a las muestras de tejido.
SWANS está diseñado para transmitir pequeñas cantidades de datos entre dispositivos: la presencia o ausencia de algo o una señal de sí/no para activar alguna acción. Los intercambios de datos más extensos o los cálculos complejos se realizan en un concentrador externo portátil que coordina las lecturas de los sensores de los implantes y dirige las acciones terapéuticas de otros dispositivos.
Ghanim y Abramson colaboraron en el estudio con investigadores de ingeniería mecánica, biomédica y eléctrica del Instituto Tecnológico de Georgia, entre ellos W. Hong Yeo y el ex estudiante de doctorado Yoon Jae Lee. También trabajaron con los investigadores de ciencia e ingeniería de materiales del Instituto Tecnológico de Massachusetts, Aristide Gumyusenge y Camille Cunin.
"Nuestra máxima aspiración es automatizar por completo la salud humana: administrar una terapia exactamente cuando se necesita, donde se necesita y de forma coordinada en todo el cuerpo", resume Abramson. "Con nuestro nuevo sistema, ahora se pueden coordinar múltiples sensores y actuadores en ubicaciones completamente distintas del cuerpo, lo que supone un gran avance en la búsqueda de la medicina bioelectrónica personalizada".
