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Biomedicina

Calcomanías electrónicas comestibles para controlar la salud

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Una investigación ha logrado imprimir circuitos electrónicos biocompatibles en papel de transferencia para poder integrarlos en fármacos y alimentos. En el futuro, podrían servir para monitorizar el organismo e incluso el estado de maduración de la fruta o la caducidad de la comida

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Wendy Barnet
  • 09 Febrero, 2018

Los tatuajes temporales por transferencia (calcomanías) forman parte de nuestra infancia, pero también del diseño industrial. La tecnología es simple, se trata de una película delgada de polímero de etilcelulosa pegada a una hoja de papel por una capa de almidón soluble en agua o dextrina. Al ponerla en contacto en el agua, la capa se disuelve y la hoja de etilcelulosa se pega a la piel humana o a otros objetos. Una propiedad clave de la película de polímero de etilcelulosa es que puede transferir una imagen o un texto mediante la impresión con inyección de tinta convencional.

Esto ha inspirado a un equipo dirigido por el investigador del Instituto Italiano de Tecnología (IIT) en Génova (Italia) Giorgio Bonacchini. El equipo ha imprimido componentes electrónicos orgánicos en papel de calcomanía y han comprobado las propiedades de los circuitos resultantes. De hecho, incluso han conseguido transferir los circuitos a objetos comestibles como fármacos y trozos de fruta. Los dispositivos electrónicos que operan dentro del tracto digestivo no son nuevos. Hace años que los profesionales médicos disponen de píldoras que contienen dispositivos electrónicos, como cámaras y baterías (ver Baterías biodegradables para dispositivos médicos inteligentes).


Pero estos dispositivos están hechos exclusivamente de componentes basados en silicio, caros y poco flexibles. Así que algunos expertos en materiales han empezado a desarrollar polímeros conductores, que se pueden imprimir con inyección de tinta sobre potentes dispositivos electrónicos como pantallas de plástico, por ejemplo. Bonacchini y su equipo, utilizan la misma técnica de impresión de inyección de tinta para imprimir circuitos electrónicos sobre papel de transferencia.

Por supuesto, una cuestión importante es la biocompatibilidad de los dispositivos resultantes. Bonacchini y sus colaboradores señalan que la película de etilcelulosa lleva muchos años utilizándose como revestimiento comestible en fármacos. Pero los circuitos tienen otros componentes, por ejemplo, los transistores contienen materiales metálicos. Se cree que la plata es bioinerte y su aporte dietético recomendado es de 350 microgramos diarios para una persona de alrededor de 70 kilos de peso. Un transistor requiere solo cuatro microgramos de plata, por lo que un circuito simple deberían contener una cantidad muy inferior al límite ingerible diario.

Sin embargo, la plata se imprime en forma de nanopartículas y luego se sinteriza para crear una capa continua. Según una investigación previa con nanopartículas de plata, Bonacchini y su equipo creen que este procedimiento será biocompatible, pero necesitarán demostrarlo científicamente.

El equipo también usa cuatro polímeros semiconductores diferentes. El poli (3-hexiltiofeno) o P3HT y el poliestireno, que se sabe que son biocompatibles, y otros dos polímeros, el 29-DPP-TVT y el P (NDI2OD-T2), que son más recientes, por lo que todavía no se ha probado su biocompatibilidad. Aunque todos ellos se usan en cantidades a escala de picogramos (la millonésima parte de un microgramo), aún hay dudas sobre su biocompatibilidad. Bonacchini y su equipo son conscientes, por eso están estudiando cómo los polímeros interactúan con el cuerpo humano. Los resultados han sido positivos hasta ahora, pero se necesita más investigación.

El equipo utiliza estos materiales para imprimir transistores orgánicos de efecto de campo e inversores lógicos sobre el papel de transferencia para probar sus propiedades. Los resultados muestran algunos desafíos a los que tendrán que enfrentarse. Por ejemplo, el proceso de transferencia expone los circuitos al aire, a la luz y al agua, lo que parece afectar negativamente la capa activa de P3HT.

El equipo fue capaz de mitigar medianamente este efecto al combinar los polímeros activos con semiconductores más estables. Esto reduce el efecto del proceso de transferencia, pero la estabilidad del dispositivo final es crucial para la estabilidad del material activo durante el proceso de transferencia..

Aún así, el equipo confía en que podrá superar estos problemas y cree que esta investigación es una demostración de la efectividad de una nueva generación de productos electrónicos comestibles. Según plantean los investigadores, "este resultado allana el camino para la creación de circuitos complementarios". Y aseguran que " este sistema constituye una plataforma simple y versátil para la integración de circuitos orgánicos impresos en alimentos y fármacos".

La tecnología se podría incluso digerir, lo que significa que es poco probable que los componentes se acumulen en el cuerpo a lo largo del tiempo.

En general, se trata de una investigación muy interesante. Este tipo de circuitos permitirían monitorizar el estado de maduración de una fruta y determinar si los productos perecederos todavía son comestibles. También podrían servir para administrar fármacos a pacientes, en circunstancias específicas, y participar en labores de ensayos clínicos dentro del tracto digestivo.

Por supuesto, queda mucho trabajo por hacer, particularmente habrá que estudiar las baterías comestibles que podrían proporcionar la energía para este tipo de circuitos. También harán falta ensayos clínicos para garantizar la biocompatibilidad. El  futuro de la electrónica comestible parece delicioso.

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