Nuevos nanocables conectables a neuronas individuales

Unos nuevos nanohilos son capaces de registrar la actividad eléctrica de las neuronas con gran detalle. La nueva tecnología de nanohilos podría servir algún día como plataforma para ensayar fármacos para enfermedades neurológicas y podría permitir que los investigadores averigüen más detalles sobre cómo se comunican las células individuales en grandes redes neuronales.

La nueva tecnología es obra del equipo de Shadi Dayeh, de la Universidad de California en San Diego, y Anne Bang, del Instituto Sanford Burnham de Investigación Médica, ambas entidades en Estados Unidos. En dicho equipo también han participado científicos de la Universidad Tecnológica Nanyang (NTU) en Singapur y de los Laboratorios Nacionales de Sandia (EE.UU.), entre otras entidades.

Es posible averiguar detalles sobre la salud, actividad y respuesta ante fármacos de una neurona mediante la medición de las corrientes de los canales iónicos y los cambios en su potencial intracelular, el cual se debe a la diferencia en la concentración de iones entre el interior y el exterior de la célula. La mejor técnica convencional de medición es sensible a pequeños cambios de potencial y proporciona lecturas con relaciones de señal-ruido elevadas. Sin embargo, este método es destructivo, puede romper la membrana celular y acabar matando la célula. También está limitada a analizar solo una célula a un tiempo, lo que la hace inadecuada para estudiar grandes redes de neuronas, que es el modo en que están dispuestas en el cuerpo de forma natural.

Versión coloreada de una imagen, captada mediante microscopia electrónica de barrido (SEM), de una neurona (en color naranja) conectada con el conjunto de nanohilos. (Foto: Integrated Electronics and Biointerfaces Laboratory, UC San Diego)

La tecnología de nanohilos desarrollada en el laboratorio de Dayeh no es destructiva y puede medir simultáneamente cambios de potencial en múltiples neuronas, con la alta sensibilidad y resolución alcanzada por la mejor de las técnicas convencionales.

El nuevo dispositivo consiste en un conjunto de nanohilos de silicio densamente agrupados sobre un pequeño chip grabado con electrodos de níquel que están recubiertos con sílice. Los nanohilos se introducen en las células sin dañarlas y son lo bastante sensibles como para medir pequeños cambios de potencial cuya magnitud es de unos pocos milivoltios o de fracciones de milivoltio.

Los investigadores usaron los nanohilos para registrar la actividad eléctrica de neuronas aisladas procedentes de ratones y de otras derivadas de células madre pluripotentes inducidas humanas. Estas neuronas sobrevivieron y continuaron funcionando durante al menos seis semanas, mientras estaban conectadas con el conjunto de nanohilos in vitro.

Otra característica innovadora de esta tecnología es que puede aislar la señal eléctrica medida por cada nanohilo individual.

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