Una de les línies de recerca en què han estat treballant els darrers anys al Grup de Recerca en Electrònica Biomèdica (BERG) que dirigeix Antoni Ivorra al Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF, consisteix en el desenvolupament d’implants electrònics sense fils per a estimulació neuromuscular. S’espera que mitjançant l’activació selectiva de nervis perifèrics serà possible recuperar funcions motores i que aquesta mena d’implants seran d’aplicació en pacients amb paràlisi.

Més concretament, al BERG es treballa en el desenvolupament de dispositius suficientment petits com per a que puguin ser implantats mitjançant injecció intramuscular en tots aquells punts en què es necessiti fer una estimulació selectiva. Per aconseguir això, aquest grup defuig dels mètodes d’alimentació elèctrica que s’han fet servir fins ara en implants actius (alimentació per bateries i acoblament inductiu) donat que requereixen components massa voluminosos. L’estratègia desenvolupada per BERG consisteix en l’ús d’implants que rectifiquen ràfegues de corrent d'alta freqüència que flueix a través dels teixits vius per acoblament galvànic. D’aquesta manera es generen localment corrents de baixa freqüència capaços de realitzar l’estimulació neuromuscular desitjada.

Recentment, aquest grup ha desenvolupat i demostrat el funcionament d’implants basats en aquesta estratègia que són capaços d’obeir a comandes que els arriben en format digital des d’un controlador extern. Els detalls d’aquest estudi es publicaran en la revista IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.

Efectivament, com explica Laura Becerra-Fajardo, primera autora del treball, “en base al nostre mètode d’estimulació elèctrica neuromuscular, i emprant components convencionals de baix cost, hem desenvolupat un implant de 2 mm de gruix, semirígid i injectable que respon a instruccions externes segons siguin les necessitats d’estimulació”. “D’acord amb la normativa vigent, els corrents d’alta freqüència aplicats són segurs en termes d’electroestimulació no desitjada i de sobreescalfament”, ha afegit.

Aquesta ha estat la línia de recerca amb la qual Laura Becerra-Fajardo va defensar la seva tesi doctoral el passat mes d’octubre a la UPF. Per aquesta recerca doctoral, la investigadora va posar a punt els dispositius i els va validar, en primer lloc in vitro per tal d’il·lustrar com es duia a terme l’acoblament galvànic, i tot seguit, en model animal per tal de demostrar l’estimulació elèctrica controlada. Els implants elèctrics es van injectar en dos músculs antagonistes de la pota d’un conill anestesiat i es va comprovar que era possible induir contraccions isomètriques independents. Aquests dispositius són una prova de concepte encaminada a la futura realització d’estimuladors totalment flexibles i amb diàmetres inferiors al mig mil·límetre.

Els resultats obtinguts constitueixen un salt endavant vers el desenvolupament de pròtesis neuronals mínimament invasives que podran ser emprades en pacients amb paràlisis per a la recuperació de funcions motores tals com la locomoció.

Més informació:

RNE 

IMPLANTES ELECTRÓNICOS INALÁMBRICOS (TERTÚLIA DINS EL PROGRAMA "24 HORAS", QUE INCLOU UNA ENTREVISTA AMB ANTONIO IVORRA, INVESTIGADOR DEL DTIC, A PARTIR DEL MINUT 02.00 fins al 11.41.(mp3)

Treball de referència:

Laura Becerra-Fajardo, Marieluise Schmidbauer, Antoni Ivorra (2016), “Demonstration of 2 mm thick microcontrolled injectable stimulators based on rectification of high frequency current bursts”, DOI: 10.1109/TNSRE.2016.2623483, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.