Crean el primer «chip» con neuronas integradas en un circuito electrónico

El desarrollo de «chips» híbridos de silicio y células vivas para crear prótesis microelectrónicas, implantables en el oído, los ojos y otras partes del organismo humano, ha descendido al terreno de lo científicamente posible. Científicos alemanes presentan hoy el primer prototipo de un «chip» con un circuito integrado que incorpora células nerviosas vivas.

Arriba, a la izquierda, las barreras creadas en la placa de silicio para inmovilizar las células de caracol. Abajo, una neurona al cabo de tres días. A la derecha se aprecian las conexiones eléctricas establecidas entre las neuronas Instituto Max Planck

27/08/2001 a las 23:42h.

La consecución de circuitos electrónicos funcionales que integren células vivas es un objetivo perseguido en muchos centros punteros de investigación. Aunque todos los proyectos científicos en marcha tienen todavía un halo de ciencia ficción, esos pioneros trabajos de bioingeniería están cosechando sus primeros frutos. Ya el pasado año, un equipo de investigadores de la Universidad de California, liderado por el profesor Boris Rubinsky, detalló que había logrado incorporar una célula viva en un circuito electrónico donde actuaba como un sencillo interruptor de corriente eléctrica.

Ahora, dos investigadores del Instituto Max Planck de Bioquímica, en Munich, anuncian la consecución del primer circuito electrónico híbrido, compuesto por neuronas vivas y dispositivos semiconductores, en un «chip» de silicio. Los autores de este prometedor avance tecnológico y científico, Gunther Zeck y Peter Fromherz, detallan hoy en la revista de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos el proceso de fabricación de este prototipo experimental y su funcionamiento. Ambos investigadores precisan que consiguieron inmovilizar células nerviosas del caracol «Lymnaea stagnalis» en una placa de silicio, con ayuda de microscópicas barreras fabricadas con un material de poliamida. Las células fueron colocadas con ayuda de micropipetas de vidrio en las pequeñas trampas creadas sobre la placa, que luego fue introducida en una solución acuosa con condiciones fisiológicas similares a las existentes en el sistema nervioso de ese animal. Al cabo de dos días, las células de caracol comenzaron a crecer y formaron una red de neuronas en la que se establecieron conexiones sinápticas. Posteriormente, los dos investigadores aplicaron diferentes voltajes eléctricos en el «chip».

ESTUDIAR EL SISTEMA NERVIOSO

Las señales eléctricas activadas en este circuito híbrido se desplazaron desde el «chip» hasta una neurona, diseminándose posteriormente de una célula a otra hasta volver finalmente al «chip». Según Gunther Zeck y Peter Fromherz, el prototipo creado en el Departamento de Neurofísica y Membrana del Instituto Max Planck demuestra por primera vez la posibilidad de desarrollar sistemas neuroelectrónicos que, además de ser útiles para estudiar cómo se transmiten las señales eléctricas en el cerebro de los seres vivos, pueden acelerar el desarrollo y fabricación de diminutas prótesis neuroelectrónicas implantables en el ojo y el oído de personas con minusvalías físicas. Este tipo de dispositivos híbridos sería también la base de futuros ordenadores con la capacidad de emular fielmente el funcionamiento del cerebro humano.

PROGRESOS Y LIMITACIONES

Sin embargo, los dos científicos alemanes apuntan que la consecución de este tipo de dispositivos todavía exige progresos importantes en la tecnología de fabricación de estos «neurochips», la interacción bioelectrónica de sus componentes vivos e inorgánicos y las técnicas para inducir de forma controlada el crecimiento de las neuronas en superficies inertes. Aunque el «chip» experimental fue fabricado con las técnicas habituales de fotolitografía, las limitaciones antes descritas hacen que ambos investigadores presenten su trabajo como una prueba experimental de la viabilidad futura de estos dispositivos neuroelectrónicos, sin establecer plazos para su fabricación y utilización generalizada.

Uno de los problemas que todavía deben superar los expertos en bioingenería es la limitada supervivencia de estas células en superficies semiconductoras, aunque los autores de este estudio creen que su técnica de inmovilización facilitará el crecimiento y mantenimiento controlado de las neuronas en estos dispositivos electrónicos.