Crean un novedoso biosensor para detectar las señales eléctricas que envía el cerebro

Un equipo de investigadores de la UTS ha desarrollado un novedoso biosensor cerebral a base de carbono.

Este biosensor se adhiere a la piel de la cara y la cabeza para detectar las señales eléctricas que envía el cerebro. Puede utilizarse durante largos periodos de tiempo y reutilizarse varias veces, incluso en entornos altamente salinos, algo que es una novedad para este tipo de tecnología. Otro dato interesante es que se logró una reducción de más del 75% de la resistencia de contacto inicial, es decir, que las señales eléctricas enviadas por el cerebro pueden recogerse de forma fiable y luego amplificar significativamente.

Se ha desarrollado un novedoso biosensor a base de carbono que se adhiere a la piel de la cara y la cabeza para detectar las señales eléctricas que envía el cerebro. Este interesante trabajo ha sido desarrollado por un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería e Informática de la Universidad Tecnológica de Sídney (UTS). Estas señales pueden traducirse en órdenes para controlar sistemas robóticos autónomos.

Dependiendo de su uso específico, los biosensores también se conocen como immunosensors, optrodes, espejos resonantes, canarios químicos, biochips, glucometers y biocomputers.  Una definición común citada de un biosensor es: “un dispositivo que detecta químico en el cual un reconocimiento biológico derivado se acopla a un transductor, permite el revelado cuantitativo de un cierto parámetro bioquímico complejo.”

El primer experimento para marcar el origen de biosensores fue realizado por Leland C. Clark. quien utilizó los electrodos (Pt) de platino para descubrir el oxígeno. Colocó la oxidasis de glucosa de la enzima (GOD) muy cerca a la superficie del platino atrapándola contra los electrodos con un pedazo de membrana de la diálisis. La actividad enzimática fue modificada según la concentración de oxígeno circundante. La glucosa reacciona con la oxidasis de glucosa (GOD) para dar el ácido glucónico y produce dos electrones y dos protones. Cuanto más alto es el contenido de la glucosa, se consume más oxígeno y cuanto menor es el contenido de la glucosa, se produce más peróxido de hidrógeno. Esto significa que un aumento en peróxido de hidrógeno o una disminución del oxígeno se puede medir para dar una indicación de la concentración de la glucosa así se dio inicio a un gran camino que evoluciona sin detenerse.

Los biosensores dan para mucho, por ejemplo, un equipo de científicos de la Universidad de Granada (UGR), pertenecientes al Laboratorio de Nanoelectrónica, Grafeno y Materiales Bidimensionales, en colaboración con el Grupo de Bioquímica y Parasitología Molecular del profesor Antonio Osuna, y el grupo de Bioconjugación que dirige Francisco Santoyo ambos pertenecientes al Instituto de Biotecnología de la UGR, están trabajando en el desarrollo de un nuevo dispositivo de grafeno que permitiría detectar el coronavirus que causa la COVID-19.

Se trata de un dispositivo portátil, autónomo, de fácil manejo y alta sensibilidad, para diagnóstico precoz y seguimiento de la enfermedad. “Básicamente, hemos diseñado un dispositivo que al ponerlo en contacto con la muestra del paciente, modifique su respuesta eléctrica en pocos minutos, mostrando la información en el  mismo lugar donde se toma la muestra. Además de ser una herramienta de diagnóstico rápido de pacientes sintomáticos en hospitales y centros de salud, puede implementarse como una herramienta de  detección en hogares de ancianos, lugares de trabajo, y centros educativos”, señala el catedrático de la UGR Francisco Gámiz, director del laboratorio de Nanoelectrónica.

Dentro de esta evolución, surge una  novedosa tecnología de detección, altamente escalable, supera tres grandes retos de la bio sensación basada en el grafeno: la corrosión, la durabilidad y la resistencia al contacto con la piel. Esto se debe a la estructura del sensor, que está hecho de grafeno epitaxial -esencialmente múltiples capas de carbono muy fino y muy resistente- cultivado directamente sobre un sustrato de silicio-carburo-silicio. la profesora Francesca Iacopi afirma: "Hemos conseguido combinar lo mejor del grafeno, que es muy biocompatible y muy conductor, con lo mejor de la tecnología del silicio, lo que hace que nuestro biosensor sea muy resistente y robusto"

El biosensor UTS puede utilizarse durante periodos prolongados y reutilizarse varias veces, incluso en entornos altamente salinos, algo nunca hecho anteriormente. Además, se ha demostrado que el nuevo sensor reduce significativamente la llamada resistencia de contacto de la piel, en la que un contacto no óptimo entre el sensor y la piel impide la detección de las señales eléctricas del cerebro.

"Con nuestro sensor, la resistencia al contacto mejora cuando el sensor se asienta sobre la piel", asegura Iacopi. "Con el tiempo, pudimos lograr una reducción de más del 75% de la resistencia de contacto inicial. Esto significa que las señales eléctricas enviadas por el cerebro pueden recogerse de forma fiable y luego amplificar significativamente, y que los sensores también pueden utilizarse de forma fiable en condiciones adversas, lo que aumenta su potencial de uso en interfaces cerebro-máquina". Todo esto significa que las señales eléctricas enviadas por el cerebro pueden ahora recogerse de forma mucho más fiable y luego amplificarse significativamente, y que los sensores también pueden utilizarse con fiabilidad en condiciones adversas.

Iacopi y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Journal of Neural Engineering, bajo el título Non-invasive on-skin sensors for brain machine interfaces with epitaxial graphene.

 

Fuente: https://noticiasdelaciencia.com/art/43398/nuevo-biosensor-para-revolucionar-la-robotica-controlada-desde-el-cerebro

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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