Científicos han demostrado el buen funcionamiento de una antena intracelular que es compatible con los sistemas biológicos en 3D y que puede trabajar de forma inalámbrica dentro de una célula viva.

Este sorprendente avance es obra de un equipo que incluye a Deblina Sarkar y Baju Joy, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

La nueva antena abre muchas posibilidades en el diagnóstico y el tratamiento médicos y en otros procesos científicos por el potencial de la antena para monitorizar e incluso dirigir la actividad celular en tiempo real.

La tecnología, bautizada por los investigadores como Cell Rover, representa la primera demostración de una antena que puede funcionar dentro de una célula y es compatible con sistemas biológicos en 3D.

Las interfaces bioelectrónicas habituales tienen un tamaño de milímetros o incluso centímetros, y no solo son muy invasivas, sino que además no ofrecen la resolución necesaria para interactuar con células individuales de forma inalámbrica, sobre todo si se tiene en cuenta que los cambios en una sola célula pueden afectar a todo un organismo.

La antena desarrollada por el equipo de Sarkar es mucho más pequeña que una célula.

De hecho, en la investigación del equipo con ovocitos (una clase de células) la antena representaba menos del 0,05 por ciento del volumen de la célula, lo que la situaba muy por debajo de un tamaño que pudiera acarrear daños a la célula.

Las antenas convencionales deben tener un tamaño comparable al de la longitud de onda de las ondas electromagnéticas que transmiten y reciben.

Estas longitudes de onda son muy grandes.

Por otra parte, reducir la longitud de las ondas para reducir el tamaño de la antena es contraproducente porque las ondas cortas producen calor perjudicial para los tejidos vivos.

Una solución a este dilema es la aplicada a la nueva antena.

Esta convierte las ondas electromagnéticas en ondas acústicas, cuyas longitudes de onda son cinco órdenes de magnitud menores que las de las ondas electromagnéticas.

Esta conversión de ondas electromagnéticas a acústicas se consigue fabricando las antenas en miniatura con un material magnetoestrictivo.

Cuando se aplica un campo magnético a la antena, energizándola y activándola, los dominios magnéticos dentro del material magnetoestrictivo se alinean con el campo, creando tensión en el material, de la misma manera que unos trozos de metal tejidos en una tela podrían reaccionar ante un imán potente, haciendo que la tela se contorsionase.

Cuando se aplica un campo magnético alterno a la antena, la variación de la tensión y del estrés (presión) producidos en el material es lo que crea las ondas acústicas en la antena.

La antena podría utilizarse para explorar los fundamentos de la biología, observando cómo se producen los procesos naturales dentro de las células.

En vez de destruir las células para examinar su citoplasma, como se hace habitualmente, la antena Cell Rover podría monitorizar el desarrollo o la división de una célula, detectando distintas sustancias químicas y biomoléculas, como las enzimas, o cambios físicos, como la presión celular, todo ello en células vivas y en tiempo real.

Fuente: Nature Communications

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