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Un nuevo material allana el camino para la restauración de los tejidos nerviosos dañados y el ritmo cardíaco a través de una fuente de luz externa en el cuerpo. Se espera que el nuevo material desarrollado por investigadores Israel simplifique los tratamientos médicos y acelere el uso de energías renovables.
El concepto general: la luz proyectada en el cuerpo (infrarrojo cercano) golpeará una membrana hecha del nuevo material, que fotoactivará el tejido nervioso dañado o el corazón.
El estudio, publicado en Nature Materials, fue dirigido por Hemi Rotenberg y el profesor Bozhi Tian.
Los tejidos nerviosos son la plataforma biológica que transmite información entre diferentes áreas del cuerpo. La mayoría de ellos se encuentran en los dos centros de control del sistema nervioso central: el cerebro y la médula espinal.
El sistema nervioso periférico se deriva del sistema nervioso central y controla muchas actividades físicas, incluida la activación muscular y la transmisión de información sensorial.
El daño al sistema nervioso periférico puede provocar limitaciones, como parálisis, entumecimiento y dolor crónico. Aunque los nervios periféricos pueden experimentar una regeneración, esto es lento y tiene un resultado limitado.
Sin embargo, algunas intervenciones médicas pueden mejorar la rehabilitación.
Una de las soluciones para el tratamiento de los nervios dañados es la estimulación eléctrica, cuya eficacia ha sido demostrada en numerosos estudios.
El problema es que este método suele implicar la realización de un procedimiento invasivo que puede dañar los tejidos del cuerpo.
El desarrollo que el Prof. Rotenberg desarrolló como se explica en Nature Materials puede eliminar la necesidad de trasplante de electrodos.
Los investigadores crearon un nuevo dispositivo semiconductor en una configuración de membrana flexible y ultradelgada que interactúa bien con los tejidos biológicos.
La idea ilustrada en el artículo es usar esta membrana para envolver el tejido nervioso dañado o, en el caso de la estimulación cardíaca, envolver el corazón mismo.
Este paso se realizará como parte de la cirugía que en todo caso es necesaria ante dichas vulnerabilidades.
«En el artículo, demostramos la eficacia de la nueva sustancia en dos contextos diferentes: la estimulación cardíaca y la activación del sistema nerviosos periféricos.
En los tratamientos cardíacos, por ejemplo, el uso de un dispositivo de este tipo puede permitir la estimulación cardíaca temporal para la rehabilitación postoperatoria y evitar el uso de un electrodo temporal para ser insertado en el corazón.
Debido a que la membrana que desarrollamos está hecha de un material a base de silicona, que se absorbe en el cuerpo sin ningún efecto tóxico, no hay necesidad de más acción quirúrgica para extirparlo del cuerpo».
La singularidad del material desarrollado por los investigadores es la formación de una unión de diodos semiconductores a partir de un solo tipo de silicio.
Esto es muy inusual, ya que generalmente los diodos se fabrican interconectando dos tipos de silicio. Los semiconductores se basan en brechas energéticas que determinan su nivel de conductividad; generalmente están formados por materiales de tipo n, que aportan un electrón al material, y materiales de tipo p que toman un electrón del material (dejando en su lugar un hueco); la conexión entre los dos materiales crea una interfaz eficiente llamada unión p-n, que es el componente básico de los dispositivos electrónicos y las células solares.
La conexión entre los dos materiales diferentes es un desafío tecnológico muy complejo, de ahí la importancia del descubrimiento presentado en el nuevo artículo: un diodo hecho solo de silicio tipo p, y la unión está construida de silicio ordinario y silicio poroso.
Según el Prof. Rotenberg, el nuevo material se creó de forma no planificada. «usé accidentalmente una pinza de metal en el laboratorio, que proporcionó iones de hierro a la solución, algo que no planeé que sucediera. Los iones de hierro resultaron catalizar la creación de nano-poros en la superficie del silicio».
También dice que el nuevo material es una ventana terapéutica que le permite al equipo médico tener un impacto externo en los tejidos del cuerpo del paciente.
Fuera del campo médico, se espera que el nuevo desarrollo contribuya en gran medida a diversas aplicaciones, por ejemplo, en el campo de las energías renovables.
Dado que las fuentes de energía renovables como el sol son volátiles y no operan a una intensidad constante a lo largo del día, el almacenamiento de energía se convierte en un desafío importante para promover el uso de estas energías.
Una de las tendencias en este sentido es la producción de hidrógeno mediante la descomposición del agua por el poder de la radiación solar, debido a que el hidrógeno producido es una fuente de energía almacenable.
El Prof. Rotenberg estima y espera que el nuevo material que desarrolló con sus colegas acelere el desarrollo de dispositivos solares más avanzados y eficientes.
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