Para diseñar prótesis con control motor y sentido del tacto, los investigadores han estado buscando formas de conectar los electrodos a las terminaciones nerviosas en el brazo o la pierna y de traducir las señales de los nervios en instrucciones eléctricas para mover la extremidad mecánica. Sin embargo, las células nerviosas seccionadas presentes en un miembro amputado sólo puede crecer si hay una estructura para suportarlas—de una forma muy parecida a como un enrejado suporta una parra en crecimiento. Y las células nerviosas son muy quisquillosas acerca de la forma y el tamaño de esa estructura.

"Las células son como la gente: les gusta sentarse en los muebles que tienen el tamaño justo y adecuado", explica David Martin, un ingeniero biomédico de la Universidad de Delaware. "Los investigadores están buscando un canal que tenga la escala de longitud ideal—cuál es la distancia pefecta entre los bordes, cómo de altos son, cuán anchos son."

El laboratorio de Ravi Bellamkonda en el Georgia Tech ha diseñado un soporte de estructura tubular con unos pequeños canales que encajan perfectamente con los bloques de células nerviosas. Recientemente, el grupo probó recientemente la estructura con células de la raíz dorsal del ganglio y presentó los resultados a principios de este mes en la conferencia Society for Biomaterials.

El soporte comienza como una hoja plana con pequeñas ranuras, similares a las de la chapa o el cartón. Entonces se enrolla para formar un cilindro poroso con muchos pequeños canales adecuados para el crecimiento de células nerviosas sanas. Las bases de los conductos también actúan como electrodos, restando cerca de los haces nerviosos y captando las señales nerviosas. "Lo que es diferente es que los patrones pueden ser controlados con mucha mayor precisión y, en este caso, la orientación de los haces nerviosos es esencialmente perfecta", destaca Martin. "Es un sistema modelo muy bonito, y la capacidad de controlar el crecimiento del nervio es lo que realmente será útil."

El objetivo final es permitir la comunicación bidireccional entre la prótesis y el usuario. Con el tiempo, este diseño podría separar los dos tipos de células nerviosas dentro de un manojo, de forma que las señales neuronales que controlan el movimiento de la mano viajarían a lo largo de un canal y la información sobre el tacto y la temperatura de la prótesis volverían al cerebro a lo largo de otro canal. "En principio, el 'cilindro de gelatina' debería permitir que [los investigadores] seleccionaran entre los canales—aquí es donde reside la verdadera emoción para mí", indica Martin. "Ésas son buenas noticias de cara al futuro, pero es necesario saber andar antes de poder correr".

En intentos anteriores de aprovechar las señales neuronales, los científicos han instalado "electrodos tamizados"—unos discos planos de metal con agujeros destinados a hacer crecer los nervios a su través—en las células nerviosas seccionadas. "El problema con los electrodos tamizados es que los nervios no los recubrían de forma fiables", recuerda Bellamkonda.

Las obras actuales en el crecimiento de manojos de células nerviosas alineados incluye soportes de espuma con poros adecuados para el crecimiento de los nervios, y tejidos con nanofibras alineadas a lo largo de las cuales se intenta hacer crecer los nervios. Sin embargo, el diseño "rollo de gelatina" tiene el potencial de estar un paso por delante del resto.

El soporte multicanal ofrece una destreza superior a los miembros prostéticos. "Es necesario ser capaz de estimular el mayor número posible de axones para los movimientos y es necesario ser capaz de captar el mayor número posible de señales provinientes de los axones", afirma Akhil Srinivasan, investigador principal del proyecto. El más sofisticado de los electrodos utilizados actualmente en las terminaciones nerviosas dispone de alrededor de 16 canales para controlar el movimiento. Sin embargo, el brazo tiene 22 grados de libertad. "Se necesita al menos 22 canales fiables", señala Mario Romero-Ortega, profesor asociado de bioingeniería en la Universidad de Texas, Arlington. "Ésa es la limitación—sólo disponemos de unos pocos, pero se necesitan más."

"La novedad, desde mi perspectiva, es que los materiales que utilizan son escalables", opina Romero-Ortega. El diseño de rollo de electrodos se basa en trabajos anteriores, pero el nuevo soporte está constituido por materiales que son seguros para su utilización biológica. "Son los primeros en demostrar el crecimiento in vitro", destaca Romero-Ortega.

Para producir las micromatrices, se coloca una capa del polímero polidimetilsiloxano en un portaobjetos de vidrio para crear una base fina y uniforme, y, a continuación, se le añade una capa de un polímero fotosensible, SU-8. Entonces, se enfoca luz ultravioleta al SU-8 a través de una rejilla, y las partes de la superficie expuestas a la luz se enlazan entre sí para formar las paredes. Seguidamente, las secciones no enlazadas restantes en el medio se lavan, dejando detrás filas y filas de conductos. Finalmente, la superficie acanalada se recubre con una segunda capa del polímero base, y el bocadillo de polímero se enrolla en forma de cilindro.

Hasta el momento, la micromatriz enrollada aún carece de electrodos, pero Srinivasan indica que el próximo paso será insertar electrodos de oro en la base de la estructura. Más adelante, la micromatriz cableada se pondrá a prueba en un modelo de ratas.

"Creo que se trata de un diseño inteligente", comenta Dominique Durand, profesor de ingeniería biomédica de la Universidad Case Western Reserve. "Aún no han demostrado los electrodos, pero ése es un problema para otro día."