Esta nueva tecnología está llena de beneficios porque abre la puerta a una nueva forma de pensar sobre la interfaz entre la electrónica y la biología, con muchos descubrimientos y aplicaciones importantes por delante
Marie Rondon
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Un equipo de investigación de la Universidad de Tufts, en Estados Unidos, desarrolló un modelo de transistores en los que se reemplazó el material aislante hecho tradicionalmente con materiales inorgánicos por una seda biológica capaz de responder directamente al medio ambiente y modificarse como todo tejido vivo. Y cumple las mismas funciones.
Los transistores tradicionales forman parte prácticamente de todos los aparatos electrónicos que utilizamos a diario, móviles, radios, televisores y ordenadores. Se fabrican con materiales de origen mineral como silicio, cobre o arseniuro de galio para que sean conductores eléctricos y aislantes. En cambio, los científicos del Silklab, de la Universidad de Tufts, consiguieron entrelazar elementos biológicos con componentes electrónicos en una nueva clase de transistores. Advanced Materials explica que la fibroína de seda cumple la función de aislante en estos transistores que ofrecen una respuesta interactiva a estímulos biológicos y ambientales, abriendo puertas a una variedad de aplicaciones de salud.
La seda biológica como aíslante
La fibroína de seda, un material orgánico, reemplazaría a los aislantes inorgánicos convencionales comúnmente utilizados en los componentes electrónicos. Al colocar la seda biológica o fibroína de seda es posible conseguir la adaptabilidad e interacción con elementos biológicos y ambientales porque “es aislante hecho de tejido vivo”.
Esto significa que estos transistores tienen un gran potencial en el uso de equipos de diagnóstico médico, incluidos dispositivos para detectar enfermedades cardiovasculares, enfermedades pulmonares y apnea del sueño, así como monitores de oxigenación de la sangre, niveles de glucosa y otros.
“Con estos logros, ahora podemos fabricar transistores híbridos con los mismos procesos de fabricación que se utilizan para la fabricación de chips comerciales. Se pueden fabricar mil millones de estos transistores con disponibilidad inmediata», dijo Beom Joon Kim, uno de los investigadores que participó en la creación de la seda biológica que sirve como aislante de los híbridos, en la Universidad de Tufts.
Transistores que interactuan con el ambiente
El complejo funcionamiento de estos transistores híbridos a base de seda radica de la composición iónica de la seda. Kim explicó que su manipulación permite el procesamiento de información variable, similar a la funcionalidad que se ve en la informática analógica. Un enfoque que permitiría a los transistores interactuar con un espectro de factores biológicos y ambientales, con el potencial de revolucionar los procesos informáticos dentro de los microprocesadores modernos
Se desarrollarían microprocesadores avanzados
Los investigadores consideran que el exitoso procesamiento de la seda biológica se puede integrar perfectamente con las tecnologías comerciales de fabricación de chips existentes en el mercado. Su compatibilidad ofrece indicios la nueva tecnología y la seda como biomaterial se pueden adaptar a los dispositivos y sistemas electrónicos. Igualmente es posible colocarlos en miles de millones de transistores biológicamente interactivos. Estos híbridos podría conducir al desarrollo de microprocesadores avanzados, similares a las redes neuronales de la Inteligencia Artificial, circuitos auto adaptativos y capacidades de almacenamiento directo de memoria en transistores.
“Uno podría imaginar tener circuitos integrados que se entrenen a sí mismos, respondan a señales ambientales y registren la memoria directamente en los transistores en lugar de enviarla a un almacenamiento separado”, dijo Fiorenzo Omenetto, director del Silklab.
La fibroína de seda es la proteína estructural de las fibras de seda. Puede depositarse con precisión en las superficies y modificarse fácilmente con otras moléculas químicas y biológicas para cambiar sus propiedades. Puede detectar una amplia gama de componentes del cuerpo o del medio ambiente.
En la primera demostración de un prototipo de dispositivo, el equipo ha utilizado los transistores híbridos para fabricar un sensor de aliento muy sensible y ultrarrápido que detecta los cambios de humedad. En un futuro cercano, podrán crearse dispositivos que detecten y respondan a estados biológicos más complejos, así como computación analógica y neuromórfica a gran escala.
Otros usos de la fibroína de seda
Omenetto, se mostró muy optimista y señaló que esta nueva tecnología está llena de beneficios porque abre la puerta a una nueva forma de pensar sobre la interfaz entre la electrónica y la biología, con muchos descubrimientos y aplicaciones importantes por delante. “Abre la posibilidad de introducir la biología en la informática dentro de los microprocesadores modernos», agregó.
Hasta ahora, la computadora biológica más poderosa sigue siendo el cerebro humano, que procesa información con niveles variables de señales químicas y eléctricas, pero la tecnología no se detiene en crear sustitutos potencialmente eficientes.
Como es un biomaterial tiene muchos usos en las aplicaciones médicas como, por ejemplo, las suturas quirúrgicas. También se han realizado ensayos clínicos en implantes mamarios o para la reconstrucción de la membrana timpánica del oído.
El biopolímero natural brinda un soporte mecánico, un microambiente óptimo y un mimetismo de la estructura organizacional de los tejidos, y podría ser muy útil en los procesos de crecimiento celular en la medicina regenerativa e ingeniería de tejidos, según la revista ARS Médica.
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