La continua miniaturización de la electrónica está abriendo algunas posibilidades emocionantes cuando se trata de lo que podríamos colocar en nuestros cuerpos para monitorear y mejorar nuestra salud. Ingenieros de la Universidad de Columbia han demostrado una versión extrema de esta tecnología, desarrollando el sistema de chip único más pequeño jamás creado, que podría implantarse con una aguja hipodérmica para medir la temperatura dentro del cuerpo, y posiblemente mucho más.
Desde implantes del tamaño de una mariquita que rastrean los niveles de oxígeno en los tejidos profundos del cuerpo hasta pequeños sensores de «polvo neural» que monitorean las señales nerviosas en tiempo real, los científicos están dando grandes pasos cuando se trata de la funcionalidad de pequeños dispositivos electrónicos. El implante desarrollado por Columbia Engineers abre nuevos caminos como el sistema de chip único más pequeño del mundo, que es un circuito electrónico completamente funcional con un tamaño total de menos de 0,1 mm3.
Eso lo hace tan pequeño como un ácaro del polvo, y solo visible bajo un microscopio.
Donde la electrónica pequeña puede contar con módulos de radiofrecuencia (RF) para transmitir y recibir señales de radio electromagnéticas, estas longitudes de onda son demasiado grandes para ser utilizadas con un dispositivo tan pequeño. Las longitudes de onda de ultrasonido, por otro lado, son mucho más pequeñas a una frecuencia dada, ya que la velocidad del sonido es mucho menor que la velocidad de la luz a la que viajan las ondas electromagnéticas. Entonces, el equipo incorporó un transductor piezoeléctrico que actúa como una «antena» para la alimentación inalámbrica y la comunicación a través del ultrasonido.
Esto se combina con un sensor de temperatura de baja potencia a bordo para convertir el chip en una sonda para la detección de temperatura en tiempo real, lo que le permite monitorear la temperatura corporal y también las fluctuaciones de temperatura impulsadas por la aplicación terapéutica de ultrasonido. Las capacidades del implante se demostraron en ratones vivos donde se utilizó para la neuroestimulación por ultrasonido, se implantaron siete chips en los ratones a la vez a través de una inyección intramuscular con una jeringa.
Los científicos imaginan que este tipo de chips se implantan en el cuerpo humano y luego comunican de forma inalámbrica información sobre lo que miden a través del ultrasonido. En su forma actual, esto se limita a la temperatura corporal, pero otras posibilidades incluyen la presión arterial, los niveles de glucosa y la función respiratoria.
«Queríamos ver hasta dónde podíamos empujar los límites de lo pequeño que podríamos hacer en un chip funcional», dice el líder del estudio, Ken Shepard. «Esta es una nueva idea de ‘chip como sistema’: este es un chip que solo, sin nada más, es un sistema electrónico que funciona completamente. Esto debería ser revolucionario para el desarrollo de dispositivos médicos implantables inalámbricos y miniaturizados que puedan detectar cosas diferentes, usarse en aplicaciones clínicas y, finalmente, aprobarse para uso humano».
La investigación fue publicada en la revista Science Advances.
Fuente: Universidad de Columbia
