Hidrogel conductor para el cerebro, ¿hacia un sistema nervioso artificial?

Debido a sus propiedades mecánicas similares a las de los tejidos biológicos, los hidrogeles se utilizan cada vez más en aplicaciones biomédicas; un ejemplo bien conocido son las lentes de contacto blandas. Estos polímeros parecidos a geles tienen una composición que en su mayor parte es agua (típicamente hasta el 90 por ciento), son elásticos y biocompatibles. Los hidrogeles que también son conductores de la electricidad permiten otros campos de aplicación, por ejemplo en la transmisión de señales eléctricas dentro del cuerpo o como sensores.

Un equipo que incluye a Margarethe Hauck y Christine Arndt, ambas de la Universidad de Kiel en Alemania, ha desarrollado ahora un método para producir hidrogeles con un excelente nivel de conductividad eléctrica. Lo que hace especial a este método es que las propiedades mecánicas de los hidrogeles así creados se conservan en gran medida. De este modo, podrían ser especialmente adecuados, por ejemplo, como material para implantes médicos orientados a tratar determinadas enfermedades cerebrales.

Para producir hidrogeles conductores de la electricidad, lo habitual es tomar hidrogeles convencionales y mezclarlos con nanomateriales conductores de electricidad, que están hechos de metales o de carbono, como los nanocables de oro, el grafeno o los nanotubos de carbono. Para conseguir un buen nivel de conductividad, suele ser necesaria una alta concentración de nanomateriales conductores. Sin embargo, esto altera las propiedades mecánicas originales de los hidrogeles, como su elasticidad, y por tanto repercute negativamente en su interacción con las células circundantes.

Hauck Arndt y sus colegas han conseguido desarrollar un hidrogel que presenta una combinación ideal: no solo es conductor de la electricidad, sino que también conserva su nivel original de elasticidad. Para lograr la conductividad, el equipo de investigación empleó grafeno, un material que ya se ha utilizado en otros diseños experimentales y que consiste en una capa de carbono con el grosor de un átomo.

El hidrogel está lleno de microcanales recubiertos de grafeno. (Foto: Irene Wacker)

La novedad en el nuevo diseño es la cantidad de grafeno utilizada. "Estamos utilizando una cantidad de grafeno significativamente menor que en estudios anteriores y, como resultado, se conservan las propiedades clave del hidrogel", explica Fabian Schütt, del equipo de investigación.

Aunque hay menos grafeno, está mejor aprovechado; el hidrogel posee suficientes microcanales recubiertos de grafeno como para que el conjunto se parezca a un sistema nervioso artificial.

El equipo de Hauck, Arndt, Schütt, Irene Wacker y otros ha expuesto los detalles técnicos de su hidrogel en un artículo titulado “Microengineered Hollow Graphene Tube Systems Generate Conductive Hydrogels with Extremely Low Filler Concentration”, que se ha publicado en la revista académica Nano Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)