El diminuto invento que permitirá tener implantes médicos sin cirugía: se inyecta y permite la carga inalámbrica

La miniaturización está detrás de la mayoría de avances tecnológicos y médicos de los últimos años. Es lo que permite tener móviles y ordenadores cada vez más potentes y compactos, pero también diminutos implantes cerebrales capaces de convertir las señales del cerebro en texto con una precisión del 91%.

En ese terreno, el de los implantes como los marcapasos o los neuroestimuladores que se usan para atenuar los síntomas de enfermedades como el Parkinson o la epilepsia, hay un gran margen de mejora. Y en eso trabajan desde hace años en el Media Lab del prestigioso MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts).

Ajeno a las conspiraciones en torno a las vacunas de la covid, el 5G y Bill Gates, este equipo del MIT acaba de presentar el último avance en el sector: una antena del tamaño de un grano de arena fina capaz de alimentar de forma inalámbrica implantes médicos en tejidos profundos.

El implante que quiere acabar con la quimioterapia: un diminuto dispositivo que ataca directamente el tumor

"Permite implantes sin baterías que se pueden colocar con una aguja, en lugar de una cirugía mayor", afirma en un comunicado de prensa Baju Joy, estudiante de doctorado del grupo de investigación Nano-Cybernetic Biotrek del Media Lab.

"Nuestra tecnología tiene el potencial de abrir una nueva vía para los dispositivos bioeléctricos mínimamente invasivos que pueden funcionar de forma inalámbrica en las profundidades del cuerpo humano", sostiene Deblina Sarkar, directora del grupo y coautora del estudio publicado en la revista IEEE Transactions on Antennas and Propagation.

Implantes sin cirugía

Cada año se implantan unos 40.000 marcapasos en España, según informes de la Sociedad Española de Cardiología. En cuanto a los neuromoduladores, no existe un registro a nivel nacional, pero los avances tecnológicos de los últimos años están permitiendo aumentar su uso y prestaciones, por ejemplo, para combatir los temblores provocados por el párkinson.

Por eso son tan importantes las mejoras en la miniaturización de estos dispositivos. Hasta ahora, la parte más difícil tenía que ver con las baterías, que actualmente miden varios centímetros y se implantan quirúrgicamente en el cuerpo.

Una diminuta antena magnetoeléctrica implantada en el cerebro Baju Joy / MIT Omicrono

Además de su tamaño, el otro hándicap de estos aparatos es que requieren un reemplazo periódico, o la presencia de una bobina magnética del tamaño aproximado de un centímetro que permite recargar el implante.

Estas bobinas, que ofrecen la posibilidad de carga inalámbrica, sólo funcionan con altas frecuencias. Y ese es su talón de Aquiles, ya que pueden provocar el calentamiento de los tejidos, limitando la cantidad de energía necesaria en implantes inferiores a un milímetro. "Pasado ese límite, se empiezan a dañar las células", afirma Joy.

Por eso, Joy, Sarkar y el resto del equipo se centraron en "desarrollar una antena de dimensiones ultrapequeñas (menos de 500 micrómetros) que pueda funcionar de manera eficiente en la banda de baja frecuencia es todo un reto", como explican en el estudio.

La clave para conseguir la antena de 200 micrómetros que funciona en bajas frecuencias (109 kHz) resultante fue una película magnetostrictiva, una lámina muy delgada hecha de un material especial que cambia de forma cuando se le aplica un campo magnético.

Este tipo de material se deforma (se estira o se encoge) según la fuerza del campo magnético, lo que permite convertir energía magnética en movimiento o señales eléctricas de manera muy precisa.​

Aunque se utiliza principalmente en sensores y actuadores para aplicaciones industriales y científicas donde se necesita medir niveles de líquidos o detectar defectos en materiales, aquí se unió a otra película piezoeléctrica, capaz de convertir la deformación en carga eléctrica.

Así, al aplicar un campo magnético alterno cerca de esta antena diminuta, se genera energía. "Estamos aprovechando esta vibración mecánica para convertir el campo magnético en un campo eléctrico", explica Joy.

Pese a su microscópico tamaño, sus capacidades son sorprendentes: proporciona entre cuatro y cinco órdenes de magnitud más de potencia que las antenas implantables de tamaño similar que utilizan bobinas metálicas.

Posibles aplicaciones

La posibilidad de eliminar la necesidad de pasar por el quirófano para una cirugía mayor puede suponer un antes y un después, tanto para los médicos como para los pacientes.

"Nuestra tecnología tiene el potencial de abrir una nueva vía para los dispositivos bioeléctricos mínimamente invasivos que pueden funcionar de forma inalámbrica en las profundidades del cuerpo humano", afirma Sarkar.

El implante cerebral para curar la parálisis y los problemas del habla: así es el nuevo rival del Neuralink de Elon Musk

Para activar la antena mediante un campo magnético, los investigadores han desarrollado un dispositivo similar a los cargadores inalámbricos que se usan para llenar la batería de los móviles, pero mucho más pequeño. Puede llevarse en un bolsillo cerca de la superficie cutánea o aplicarse directamente sobre la piel como un parche adhesivo.

Pese a lo aparentemente complejo del sistema, los investigadores señalan que la antena no necesita de nuevos desarrollos tecnológicos o procesos excesivamente complejos para su fabricación: se puede integrar fácilmente con el microchip y los demás componentes electrónicos del implante.

Eso facilita enormemente su llegada a los hospitales y ambulatorios, eso sí, cuando supere los ensayos clínicos necesarios para que pueda utilizarse. "Los demás componentes pueden ser minúsculos, y todo el sistema puede colocarse con una inyección con aguja", confirma Joy.

En un futuro, incluso plantean la posibilidad de inyectar múltiples antenas e implantes para tratar grandes áreas del cuerpo sin necesidad de complejas y peligrosas operaciones. Y, además de sus usos principales, también puede adaptarse a otras dolencias, como la de los diabéticos.

Unida a un circuito con un sensor óptico para detectar la glucosa en el cuerpo, una tecnología que ya existe, la antena permitiría contar con alimentación inalámbrica constante, sin necesidad de procedimientos invasivos.