Interfaz cerebral 3D multifuncional.

La demanda de interfaces neuronales multifuncionales ha crecido debido a la necesidad de proporcionar una mejor comprensión de los mecanismos biológicos relacionados con las enfermedades neurológicas y las redes neuronales. La inyección intracerebral directa de fármacos mediante interfaces neuronales microfluídicas es una forma eficaz de administrar fármacos al cerebro y amplía la utilidad de los fármacos al sortear la barrera hematoencefálica. 

Crédito: Yo Na Kang y col. Microsystems & Nanoengineering 7, número 66 2021

En el artículo, A 3D flexible neural interface based on a microfluidic interconnection cable capable of chemical delivery, investigadores del Department of Medical Assistant Robot, Korea Institute of Machinery & Materials y del Department of Robotics Engineering, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) Republic of Korea, presentan un método para proporcionar tales matrices de tipo aguja tridimensionales con funcionalidad de administración de productos químicos. La matriz de microelectrodos penetrantes flexibles (FPMA), como se observa en la figura, es una matriz de 4 × 3 electrodos con una base flexible de polidimetilsiloxano (PDMS). La altura de las agujas de silicio y el paso entre ellas se diseñaron para ser de 1100 y 550 µm, respectivamente. Las puntas de las agujas de silicio se recubrieron con Cr/Au en espesores de 25/200 nm. La nueva interfaz neuronal tridimensional flexible y multifuncional tiene capacidad de suministro de fluidos y registro simultáneo de señales neuronales en animales in vivo. Además, el registro exitoso de señales de picos antes y después de la administración química indica que la interfaz neuronal microfluídica desarrollada podría usarse para evaluar medicamentos para tratar disfunciones cerebrales. La flexibilidad y las funcionalidades del dispositivo ayudará a que sea más compatible con los tejidos biológicos disminuyendo los efectos adversos, lo cual contribuye a aumentar la vida útil de la interfaz neuronal. El desarrollo de interfaces cerebrales multifuncionales duraderas también tiene múltiples posibilidades de aplicación, puede ser adecuado para interfaces cerebro-máquina que permitan a las personas paralizadas mover brazos o piernas robóticos usando sus pensamientos y para tratar enfermedades neurológicas mediante estimulación eléctrica y/o química durante años.

Lectura complementaria:

A 3D flexible neural interface based on a microfluidic interconnection cable capable of chemical delivery

Vacunas 3D nanoestructuradas para combatir el cáncer y las enfermedades Infecciosas.

Científicos de la Universidad de Harvard han demostrado que una inyección no quirúrgica de biomaterial programable puede formar espontáneamente en vivo una nanoestructura 3D con posibilidad de ayudar a prevenir el cáncer y también enfermedades infecciosas como el VIH. El artículo “Injectable 3D vaccines could fight cancer and infectious diseases” se publicó el 8 de diciembre de 2014 en la revista Nature Biotechnology. El objetivo del trabajo consiste en crear estructuras 3D como una entrega mínimamente invasiva para enriquecer y activar las células inmunes del huésped y atacar  in vivo a las células dañinas. Las estructuras en forma de varilla, a base de sílice, conocidas como barras de sílice mesoporosas (MSR), se pueden cargar con componentes biológicos y químicos para ser luego entregadas por la aguja justo debajo de la piel. Las nanovarillas se ensamblan espontáneamente en el lugar de la vacunación para formar un andamio tridimensional. Sintetizadas en el laboratorio, las MSR se construyen con agujeros pequeños en su interior, conocidos como nanoporos. Los nanoporos pueden rellenarse con citoquinas específicas, oligonucleótidos, grandes antígenos de proteína, o cualquier variedad de fármacos de interés permitiendo un gran número de posibles combinaciones para tratar una variedad de enfermedades. Cuando los espacios porosos en la estructura formada por las MSR son programados para llenarse con células dendríticas (las células "de vigilancia" que controlan el cuerpo), éstas luego se liberan y desencadenan una respuesta inmune ante una presencia nociva. Hasta ahora, los investigadores, sólo han probado la vacuna 3D en ratones pero con resultados altamente eficaces. Un experimento mostró que el andamio 3D inyectable reclutó y atrajo a millones de células dendríticas en un ratón huésped antes de la dispersión de las células en los ganglios linfáticos  desencadenando una respuesta inmune potente. Las vacunas se pueden fabricar fácil y rápidamente de manera de estar disponibles a la brevedad ante la presencia de una enfermedad infecciosa emergente.

Vacunas 3D micro-nanoestructuradas y programables conteniendo distintos biomateriales para combatir las enfermedades infecciosas y el cáncer, toda una apuesta a un futuro más saludable.