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| La profesora Francesca Iacopi es experta en nanoelectrónica y materiales. Crédito: Andy Roberts |
Un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería e Informática de la Universidad Tecnológica de Sídney (UTS) ha desarrollado un novedoso biosensor a base de carbono que se adhiere a la piel de la cara y la cabeza para detectar las señales eléctricas que envía el cerebro. Estas señales pueden traducirse en órdenes para controlar sistemas robóticos autónomos.
La novedosa tecnología de detección, altamente escalable, supera tres grandes retos de la biosensación basada en el grafeno: la corrosión, la durabilidad y la resistencia al contacto con la piel. Esto se debe a la estructura del sensor, que está hecho de grafeno epitaxial -esencialmente múltiples capas de carbono muy fino y muy resistente- cultivado directamente sobre un sustrato de silicio-carbono-silicio.
"Hemos conseguido combinar lo mejor del grafeno, que es muy biocompatible y muy conductor, con lo mejor de la tecnología del silicio, lo que hace que nuestro biosensor sea muy resistente y robusto", afirma la profesora Francesca Iacopi.
Un biosensor es un dispositivo que mide reacciones biológicas o químicas generando señales proporcionales a la concentración de un analito en la reacción y diagnosticando así enfermedades. Gracias a ello, se selecciona el tratamiento y la terapia adecuados. El grafeno es un nanomaterial utilizado con frecuencia en el desarrollo de biosensores. Sin embargo, hasta la fecha, muchos de estos productos se han desarrollado como aplicación de un solo uso y son propensos a la deslaminación como resultado de entrar en contacto con el sudor y otras formas de humedad en la piel.
En cambio, el nuevo biosensor UTS puede utilizarse durante periodos prolongados y reutilizarse varias veces, incluso en entornos altamente salinos, un resultado sin precedentes. Además, se ha demostrado que el nuevo sensor reduce significativamente la llamada resistencia de contacto de la piel, en la que un contacto no óptimo entre el sensor y la piel impide la detección de las señales eléctricas del cerebro.
"Con nuestro sensor, la resistencia al contacto mejora cuando el sensor se asienta sobre la piel", afirma el profesor Iacopi. "Con el tiempo, pudimos lograr una reducción de más del 75% de la resistencia de contacto inicial. Esto significa que las señales eléctricas enviadas por el cerebro pueden recogerse de forma fiable y luego amplificarse significativamente, y que los sensores también pueden utilizarse de forma fiable en condiciones adversas, lo que aumenta su potencial de uso en interfaces cerebro-máquina."
Esta investigación forma parte de una colaboración más amplia para investigar cómo pueden utilizarse las ondas cerebrales para comandar y controlar vehículos autónomos. Si tiene éxito, la investigación producirá sensores miniaturizados y personalizados a base de grafeno que podrán aplicarse en entornos de defensa y otros.
Fuentes, créditos y referencias:
Shaikh Faisal et al, Non-invasive on-skin sensors for brain machine interfaces with epitaxial graphene, Journal of Neural Engineering (2021). iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2552/ac4085