Científicos de la Universidad de Texas en Austin (Estados Unidos) han inventado una tinta líquida que los médicos pueden imprimir sobre el cuero cabelludo de un paciente para medir la actividad cerebral. Esta tecnología, presentada en la revista 'Cell Biomaterials' de Cell Press, ofrece una alternativa prometedora al engorroso proceso que se utiliza actualmente para controlar las ondas cerebrales y diagnosticar enfermedades neurológicas. También tiene el potencial de mejorar las aplicaciones de interfaz cerebro-computadora no invasivas.
"Nuestras innovaciones en diseño de sensores, tinta biocompatible e impresión de alta velocidad allanan el camino para la futura fabricación de sensores electrónicos para tatuajes en el cuerpo, con amplias aplicaciones tanto dentro como fuera de los entornos clínicos", declara Nanshu Lu, coautor correspondiente del artículo en la Universidad de Texas en Austin.
La electroencefalografía (EEG) es una herramienta importante para diagnosticar una variedad de afecciones neurológicas, incluidas las convulsiones, los tumores cerebrales, la epilepsia y las lesiones cerebrales. Durante una prueba de EEG tradicional, los técnicos miden el cuero cabelludo del paciente con reglas y lápices, marcando más de una docena de puntos donde pegarán electrodos, que están conectados a una máquina de recolección de datos a través de cables largos para monitorear la actividad cerebral del paciente. Esta configuración requiere mucho tiempo y es engorrosa, y puede resultar incómoda para muchos pacientes, que deben sentarse durante horas para realizar la prueba de EEG.
Lu y su equipo han sido pioneros en el desarrollo de pequeños sensores que rastrean las señales corporales de la superficie de la piel humana, una tecnología conocida como tatuajes electrónicos o e-tattoos. Los científicos han aplicado e-tattoos en el pecho para medir la actividad cardíaca, en los músculos para medir su nivel de fatiga e incluso debajo de las axilas para medir los componentes del sudor.
En el pasado, los tatuajes electrónicos generalmente se imprimían en una fina capa de material adhesivo antes de transferirlos a la piel, pero esto solo era efectivo en áreas sin pelo. "Diseñar materiales que sean compatibles con la piel con vello ha sido un desafío constante en la tecnología del tatuaje electrónico", expone Lu. Para superarlo, el equipo diseñó un tipo de tinta líquida hecha de polímeros conductores. La tinta puede fluir a través del cabello hasta llegar al cuero cabelludo y, una vez seca, funciona como un sensor de película delgada que capta la actividad cerebral a través del cuero cabelludo.
Mediante un algoritmo informático, los investigadores pueden diseñar los puntos para los electrodos de EEG en el cuero cabelludo del paciente. Luego, utilizan una impresora de inyección de tinta controlada digitalmente para rociar una fina capa de la tinta del tatuaje electrónico sobre los puntos. El proceso es rápido, no requiere contacto y no causa molestias a los pacientes, dijeron los investigadores.
El equipo imprimió electrodos de tatuajes electrónicos en el cuero cabelludo de cinco participantes con cabello corto. También colocaron electrodos de EEG convencionales junto a los tatuajes electrónicos. El equipo descubrió que los tatuajes electrónicos funcionaban bien en la detección de ondas cerebrales con un ruido mínimo. Después de seis horas, el gel de los electrodos convencionales empezó a secarse. Más de un tercio de estos electrodos no captaron ninguna señal, aunque la mayoría de los electrodos restantes habían reducido el contacto con la piel, lo que dio como resultado una detección de señal menos precisa. Los electrodos de tatuaje electrónico, por otro lado, mostraron una conectividad estable durante al menos 24 horas. Además, los investigadores modificaron la fórmula de la tinta e imprimieron líneas de tatuaje electrónico que se extienden desde los electrodos hasta la base de la cabeza para reemplazar los cables utilizados en una prueba de EEG estándar. "Este ajuste permitió que los cables impresos condujeran señales sin captar nuevas señales en el camino", comenta el coautor Ximin He de la Universidad de California en Los Ángeles (Estados Unidos) El equipo conectó después cables físicos mucho más cortos entre los tatuajes a un pequeño dispositivo que recoge datos de las ondas cerebrales. El equipo afirma que en el futuro planean incorporar transmisores de datos inalámbricos en los tatuajes electrónicos para lograr un proceso de EEG completamente inalámbrico.
"Nuestro estudio puede revolucionar potencialmente la forma en que se diseñan los dispositivos de interfaz cerebro-ordenador no invasivos", declara el coautor José Millán, de la Universidad de Texas en Austin. Los dispositivos de interfaz cerebro-ordenador funcionan registrando las actividades cerebrales asociadas con una función, como el habla o el movimiento, y las utilizan para controlar un dispositivo externo sin tener que mover un músculo", señala. Actualmente, "estos dispositivos suelen implicar un gran auricular que resulta complicado de utilizar. Los tatuajes electrónicos tienen el potencial de sustituir al dispositivo externo e imprimir la electrónica directamente en la cabeza del paciente, haciendo que la tecnología de interfaz cerebro-ordenador sea más accesible, finaliza Millán.
