Computación
Nuevas Tecnologías Hacen que los Implantes Neuronales Sean Biocompatibles y Más Duraderos
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Adaptando la Electrónica a Nuestro Cerebro
Con el tiempo, los dispositivos electrónicos se han vuelto progresivamente más pequeños y omnipresentes en nuestras vidas, desde la primera computadora mainframe, que ocupaba una habitación entera, hasta los smartphones y diversos dispositivos inteligentes de hoy.
La interfaz para controlar estos dispositivos también ha evolucionado, pasando de tarjetas perforadas a pantallas táctiles o incluso comandos de voz.
Esto aún deja un paso más para un mejor control e interfaz entre nosotros y nuestra computadora: controlarla directamente con la mente.
Estos implantes neuronales fueron durante mucho tiempo un concepto limitado a la ciencia ficción. Pero pronto están convirtiéndose en una realidad. Es probable que las primeras aplicaciones sean médicas, para monitorizar o ayudar en caso de enfermedades que afecten al cerebro. Pero a largo plazo, el progreso logrado en la monitorización de la actividad cerebral podría traducirse directamente en la integración completa de nuestros pensamientos en el control de nuestra computadora.
Y tal vez, más adelante, una integración perfecta de ambos, con la igualmente emocionante y aterradora posibilidad de “descargar” datos directamente en nuestro cerebro como en las películas de Matrix.
Implante Cerebral Suave
Una de las dificultades al implantar cualquier elemento artificial en el cuerpo es que no dañe los tejidos circundantes. Para algunos implantes médicos como los de hueso, se pueden usar metales biocompatibles como el titanio. Pero para tejidos más blandos como el cerebro, los implantes flexibles y suaves son imprescindibles, algo que apenas es compatible con la electrónica tradicional.
Además, la electrónica tradicional puede ser dañada por los fluidos y iones del cuerpo.
Así que, si tanto los componentes electrónicos como los órganos con los que interactúan necesitan estar protegidos mutuamente, probablemente se requiera una estrategia alternativa.
“La electrónica avanzada ha estado en desarrollo durante varias décadas, por lo que existe un gran repositorio de diseños de circuitos disponibles.
El problema es que la mayoría de estas tecnologías de transistores y amplificadores no son compatibles con nuestra fisiología.
”
Por eso los investigadores de la Universidad de California y la Universidad de Columbia están investigando transistores orgánicos electroquímicos blandos para el diseño potencial de implantes cerebrales. Publicaron sus resultados en Nature Communications, bajo el título “Control espacial del dopado en polímeros conductores permite transistores orgánicos electroquímicos internos, complementarios, conformables e implantables regulados por iones”1.
Electrónica de Polímeros
Para reemplazar el transistor de silicio rígido, utilizaron electrónica basada en polímeros. Y fueron un paso más allá de los intentos anteriores de crear bioelectrónica.
En iteraciones anteriores de esta tecnología, los transistores se fabricaban con varios materiales diferentes. Esto los hacía demasiado voluminosos y aumentaba el riesgo de toxicidad, un problema especialmente agudo al interactuar con órganos sensibles como el cerebro.
En su lugar, lograron usar un solo material biocompatible, polietilenodioxotiofeno de poliestireno sulfonato (PEDOT:PSS).
“Diseñando dispositivos con contactos asimétricos, podemos controlar la ubicación del dopado en el canal y cambiar el enfoque de potencial negativo a positivo. Este enfoque de diseño nos permite crear un dispositivo complementario usando un solo material.”
Duncan Wisniewski, candidato a doctorado de la Universidad de Columbia.
El uso de un material de polímero único también simplificó el proceso de fabricación, haciéndolo más probable de ser un diseño comercialmente viable, apto para la producción en masa.
Fuente: Nature
Por último, la flexibilidad extrema del dispositivo le permite moverse con el cuerpo e incluso adaptarse a las estructuras de los órganos a medida que crecen. Esto puede marcar una diferencia enorme en cualquier aplicación pediátrica, ya que los niños necesitarán que el implante se adapte a ellos con el tiempo.
Iones en Lugar de Electrones
Otra ventaja de este enfoque es que la electrónica utiliza señales de los iones del cuerpo, en lugar de corriente eléctrica. Esto es importante porque el flujo iónico es cómo nuestras células transmiten información, incluso en neuronas donde la descarga eléctrica en las sinapsis es el resultado de un cambio en la concentración de iones.
“Para nuestra innovación, utilizamos materiales de polímero orgánico que son inherentemente más cercanos a nosotros biológicamente, y los diseñamos para interactuar con iones, porque el lenguaje del cerebro y del cuerpo es iónico, no electrónico.”
Duncan Wisniewski, candidato a doctorado de la Universidad de Columbia.
Los implantes pudieron detectar la actividad de neuronas individuales, una característica indispensable para cualquier futura tecnología de implantes neuronales.
La estabilidad y fiabilidad de los implantes se probaron en roedores vivos y en movimiento libre. La ligereza de los implantes podría ser una revolución en el estudio del cerebro de ratones jóvenes, ya que son demasiado pequeños para ser medidos con los implantes tradicionales más pesados y voluminosos.
Fuente: Nature
Implantes Más Duraderos
Aunque la electrónica y los sensores flexibles y precisos serán necesarios para cualquier implante neuronal, la durabilidad es otro asunto.
Como apenas queremos volver a abrir el cráneo regularmente para cambiar el implante, cualquier electrónica utilizada debe ser ultra‑duradera y fiable.
También es probable que los implantes aún requieran alguna forma de electrónica de silicio para realizar cálculos, aunque estas partes no interactúen directamente con el cerebro. Por lo tanto, hacer que la electrónica de silicio pueda sobrevivir al entorno cerebral es también un paso necesario.
“Los implantes neuronales miniaturizados tienen un enorme potencial para transformar la atención médica, pero su estabilidad a largo plazo en el cuerpo es una preocupación importante.”
Dra. Vasiliki (Vasso) Giagka, Profesora Asociada en la Universidad Tecnológica de Delft
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos), University College London, Imperial College London y HUN‑REN (Hungría) han trabajado en este tema. Publicaron su descubrimiento en Nature Communications bajo el título “Sobre la longevidad y hermeticidad inherente de los ICs de silicio: evaluación de chips desnudos y recubiertos con PDMS después de envejecimiento acelerado y estudios de implantación”.
Protegiendo los Chips del Cerebro
Los investigadores comenzaron estudiando el proceso de degradación de la electrónica basada en silicio cuando se implanta en cerebros. Las pruebas se realizaron tanto in vivo como en simulaciones de condiciones in vivo en laboratorios.
Probaron chips de 2 fabricantes diferentes, cada uno usando un proceso de fabricación distinto, lo que permite que los resultados se puedan ampliar más fácilmente a cualquier diseño electrónico de silicio.
Fuente: Nature
Los transistores, los componentes de cálculo de los chips, están protegidos por una fina capa de óxido de silicio y nitruro de silicio de aproximadamente 200–300 µm de espesor. La estabilidad de esta capa protectora determina en gran medida la durabilidad del chip cuando está implantado.
Fuente: Nature
Luego los investigadores estudiaron el uso de polidimetilsiloxano (PDMS, caucho de silicona) como un recubrimiento blando pero permeable a la humedad para extender la longevidad de la electrónica implantable. Algunas partes de los chips fueron recubiertas con PDMS, mientras que el resto quedó expuesto, con el fin de observar la diferencia en la degradación.
Fuente: Nature
Mejora Radical en la Durabilidad
Cuando se expone a un entorno dañino, ya sea en un laboratorio o en ratas, la capa de PDMS proporcionó una protección muy duradera al sustrato de silicio. En contraste, una rápida erosión del óxido y nitruro de silicio ocurrió en apenas unos meses cuando estuvo expuesto, con pérdida total de la capa protectora después de 10 meses.
Fuente: Nature
“Nuestros hallazgos demuestran que los chips de silicio desnudos, cuando están cuidadosamente diseñados, pueden operar de manera fiable en el cuerpo durante meses.
Todos nos sorprendimos. No esperaba que los microchips fueran tan estables cuando se sumergen y se polarizan eléctricamente en agua salada caliente.
”
También debe notarse que el “Chip A” se erosionó mucho más rápido que el “Chip B”, por lo que el diseño de un chip de silicio puede afectar gravemente su durabilidad en aplicaciones de implantes neuronales.
Un contenido ligeramente mayor de hidrógeno (H) en el Chip A podría explicar esta diferencia, al igual que quizá la morfología (disposiciones atómicas) que juega un papel en la estabilidad química cuando se expone a ambientes húmedos.
Aplicaciones
La combinación de chips de silicio capaces de sobrevivir largos periodos en el cerebro, y electrónica de polímero flexible capaz de detectar la actividad de neuronas individuales, abre el camino a nuevos conceptos.
Esto se debe a que la combinación de ambas nuevas características podría hacer que los implantes sean mucho menos intrusivos y lo suficientemente duraderos como para convertirse en una parte semipermanente de nuestros cerebros.
“Al extender la vida útil de los implantes neuronales, nuestro estudio abre vías a tecnologías más duraderas y efectivas para interfaces cerebro‑computadora y terapias médicas.”
Enfermedades Neurológicas
Las primeras aplicaciones de los implantes neuronales estarán en la investigación biomédica. Esto incluye una mejor medición de la actividad cerebral en modelos animales (especialmente ratas).
A largo plazo, debería dar frutos en nuevos tipos de tratamientos para todo tipo de enfermedades neurológicas, incluyendo Alzheimer, Parkinson, esclerosis lateral amiotrófica (ELA), etc.
También podría ser útil para tratar trastornos psiquiátricos como la depresión clínica, o incluso el trastorno bipolar y la esquizofrenia.
Esto sigue el primer éxito de los implantes neuronales de la empresa Neuralink respaldada por Elon Musk, centrado en la mejora de la interfaz cerebro‑músculo fallida.
Implantes Neuronales Verdaderos
Traducir directamente la actividad cerebral en entradas legibles por máquinas puede tener un potencial casi ilimitado, especialmente con el crecimiento paralelo de la tecnología de IA.
Al principio, podría ayudar a personas que sufren de graves impedimentos motrices, con muchos ejemplos de casos de uso potenciales:
- Restaurar el habla a personas paralizadas o víctimas de accidente cerebrovascular.
- Mejorar la movilidad de víctimas de accidente cerebrovascular o pacientes afectados por parálisis cerebral, distrofia muscular, etc.
- Permitir el uso de un cursor de computadora o herramientas controladas remotamente, potencialmente ayudando a personas con discapacidad a realizar tareas diarias de forma independiente y mejorando su autonomía.
A largo plazo, este tipo de implante entraría firmemente en el ámbito de la ciencia ficción:
- Exoesqueleto reactivo a los pensamientos de la misma manera que nuestros músculos, multiplicando la fuerza normal.
- Control remoto total de cuerpos robóticos lejos de nuestras ubicaciones reales, con aplicaciones evidentes en industrias peligrosas o el ámbito militar.
- Comunicación directa con computadoras tanto para tareas laborales como para entretenimiento (videojuegos o películas de realidad virtual, por ejemplo).
- Enviar datos de vuelta al cerebro, desde mejorar el aprendizaje de idiomas (o quizá traducción en tiempo real asistida por IA) hasta recibir datos directamente en nuestro cerebro.
Por supuesto, cuanto más estrecha sea la interfaz entre la electrónica y los ordenadores con nuestros cerebros, más se deberán reforzar las medidas de seguridad. Así como ya nos preocupan los riesgos de hackeo en nuestros ordenadores y teléfonos, un ataque malintencionado a los implantes neuronales sería exponencialmente más dañino.
Invertir en Implantes Neuronales y Médicos
Puedes invertir en compañías relacionadas con implantes a través de muchos corredores, y puedes encontrar aquí, en securities.io, nuestras recomendaciones para los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como en muchos otros países.
Si no estás interesado en seleccionar compañías específicas, también puedes considerar ETFs como el iShares U.S. Medical Devices ETF (IHI) o el SPDR S&P Health Care Equipment ETF (XHE), que ofrecerán una exposición más diversificada para capitalizar el creciente sector de dispositivos portátiles y médicos.
También puedes consultar nuestro artículo “Top 6 Medical Devices Stocks“.
Empresas de Implantes Electrónicos
PHG Gráfico de precios
La primera aplicación de los implantes neuronales probablemente será en el campo médico. Así que, además de compañías privadas como Neuralink y otras listadas en nuestro artículo “5 Best Brain-Computer Interfaces (BCI) Companies”, las empresas ya profundamente involucradas en sensores electrónicos de salud son probablemente las primeras en comercializar alguna forma de implantes neuronales.
Philips es una conocida marca de electrónica de consumo (afeitadoras, cepillos de dientes eléctricos), igualmente activa en el sector sanitario. Por ejemplo, fue la número 1 en presentación de patentes MedTech en Europa en 2022.
Está activa en productos médicos conectados, desde wearables hasta imágenes, respiradores o robots médicos. La compañía también está activa en semiconductores (incluida la tecnología maglev) y en alta tecnología/robótica/automatización.
Fuente: Philips
Philips ofrece wearables para métricas cardíacas, respiratorias y de actividad. Sus sensores pueden integrarse en relojes inteligentes, monitores de salud, parches médicos y rastreadores de actividad.
Cuando los implantes neuronales se conviertan en una tecnología probada, podemos esperar que la experiencia de Philips en sensores biocompatibles lo convierta en un líder del sector.
En cuanto a dispositivos médicos, Philips prefiere una solución de asociación, donde desarrolla para terceros “sus” dispositivos médicos IoT (Internet de las Cosas) conectados, totalmente compatibles con el resto de las soluciones de Philips. En ese contexto, ofrece a sus clientes prototipado, asesoría regulatoria, desarrollo de producto de extremo a extremo y producción a escala industrial.
Esto convierte a Philips en una empresa centrada en la tecnología y un candidato probable para integrar rápidamente innovaciones como generadores piezoeléctricos flexibles en dispositivos médicos existentes.
En 2023, los dispositivos de Philips afectaron directamente a 1,82 mil millones de personas.
La compañía quiere crear un entorno de salud digital totalmente integrado, donde los sensores coincidan con los dispositivos, y luego usar múltiples soluciones de conectividad para integrarse en la solución Philips HealthSuite Cloud y permitir análisis de datos profundos.
Aquí también, una interfaz electrónica cerebral directa podría integrarse sin problemas en esta infraestructura de TI preexistente.
Fuente: Philips
Como proveedor de la industria MedTech, Philips no es tan visible en el sector como otras compañías más prominentes. Sin embargo, es experta en la construcción de dispositivos electrónicos y sensores de alto rendimiento, a menudo empujando los límites de lo posible en su nicho de salud y wearables.
Con los wearables y la electrónica médica cada vez más integrados en los protocolos de salud y medicina, es probable que el segmento de Healthcare de Philips crezca como parte del conglomerado.
Referencia del Estudio:
1. Wisniewski, D.J., Ma, L., Rauhala, O.J.et al. (2025) Control espacial del dopado en polímeros conductores permite transistores orgánicos electroquímicos internos, complementarios, conformables e implantables regulados por iones. Nat Commun 16, 517. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55284-w
2. Nanbakhsh, K., Shah Idil, A., Lamont, C.et al. (2025) Sobre la longevidad y hermeticidad inherente de los ICs de silicio: evaluación de chips desnudos y recubiertos con PDMS después de envejecimiento acelerado y estudios de implantación. Nat Commun 16, 12. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55298-4
