En la actualidad, una gran cantidad de enfermedades son tratadas y analizadas mediante dispositivos de gran volumen, implantados en el cuerpo. Estos dispositivos son, en muchas ocasiones, invasivos. Así, los marcapasos cardiacos, los estimuladores cerebrales o los implantes cocleares son determinantes para restaurar la audición, normalizar la función cardiaca y mitigar los efectos de enfermedades debilitantes como la enfermedad de Parkinson, pero pueden llegar a ser incómodos.
Para hacer frente a esta situación, un grupo de investigadores de la Universidad de St. Andrews y la Universidad de Colonia han desarrollado un dispositivo que permite colocar fuentes de luz inalámbricas de pequeño tamaño dentro del cuerpo. Dichas fuentes de luz, según se recoge en la revista Science Advances, permitirán nuevas formas mínimamente invasivas para tratar y comprender mejor determinadas enfermedades.
La nueva herramienta cuenta con un enfoque basado en la integración de diodos emisores de luz orgánicos (OLED) en “antenas acústicas”. Estos OLED consisten en finas capas de materiales orgánicos que pueden depositarse sobre prácticamente cualquier superficie y que, generalmente, suelen encontrarse en los teléfonos inteligentes o en televisores de alta gama.
Julian Butscher: "A diferencia de una antena clásica, una antena acústica puede ser muy pequeña, incluso cuando recolecta energía de un campo electromagnético de baja frecuencia"
“Hemos aprovechado esta propiedad para depositar OLED directamente sobre la antena acústica, fusionando así las propiedades únicas de ambas plataformas en un único dispositivo extremadamente compacto”, explica el profesor Malte Gather, de la Facultad de Física y Astronomía.
Para su funcionamiento, los nuevos dispositivos emplean frecuencias de submegahercios, las mismas que suelen emplearse en las comunicaciones submarinas. Esto es así porque los campos electromagnéticos de esta frecuencia son absorbidos débilmente por el agua.
Sin embargo, a diferencia de los submarinos, la aplicación prevista en biomedicina requiere un tamaño de dispositivo muy pequeño, por lo que las antenas clásicas empleadas en las radios y teléfonos inteligentes son demasiado grandes en esta frecuencia. "A diferencia de una antena clásica, una antena acústica puede ser muy pequeña, incluso cuando recolecta energía de un campo electromagnético de baja frecuencia", comentó Julian Butscher, desarrollador de los nuevos dispositivos.
La nueva herramienta emisora de luz se enfoca en la estimulación eléctrica porque puede ser más selectiva en las células, pudiendo incluso permitir la estimulación de estas de forma individual mediante modificación genética. Las técnicas han mostrado ya resultados prometedores en los primeros ensayos clínicos como, por ejemplo, en el tratamiento de una enfermedad ocular que podría ser intratable de otro modo.
Por otro lado, ofrece una solución para estimular múltiples zonas del cuerpo de forma independiente. En numerosas ocasiones, es necesaria la estimulación de varias partes a la vez, siendo esta una de las razones por las que los estimuladores modernos presentan una gran cantidad de electrodos.
Malte Gather: "Como siguiente paso, trabajaremos para reducir aún más el tamaño de nuestros OLED inalámbricos y probar nuestra tecnología en un modelo animal"
Con una herramienta como la desarrollada por Julian Butscher, se contaría con dispositivos de muy pequeño tamaño distribuidos por el cuerpo, que podrían recibir energía y analizar de forma inalámbrica. De este modo se eliminaría por completo la necesidad de emplear cables dentro y a través del cuerpo.
Por último, las nuevas fuentes de luz ajustan la frecuencia de operación de diferentes antenas acústicas a diferentes valores variando ligeramente su tamaño. Los científicos pueden operar varias de las bombillas de forma independiente, encendiendo y apagando cada una de forma individual.
Este nuevo dispositivo da un paso más hacia el desarrollo del “estimulador ideal” combinando un tamaño pequeño, una baja frecuencia de operación y estimulación óptica. "Como siguiente paso, trabajaremos para reducir aún más el tamaño de nuestros OLED inalámbricos y probar nuestra tecnología en un modelo animal", concluye el profesor Malte Gather.