La bioelectrónica es un campo de investigación en la convergencia de la biología y la electrónica .
En el primer taller de la CCA, celebrado en Bruselas en noviembre de 1991, la bioelectrónica se definió como "el uso de materiales y arquitecturas biológicas para sistemas de procesamiento de información y nuevos dispositivos". La bioelectrónica, específicamente la electrónica biomolecular, fue descrita como "la investigación y el desarrollo de materiales orgánicos e inorgánicos bioinspirados (es decir, autoensamblaje) y de arquitecturas de hardware bioinspiradas (es decir, paralelismo masivo) para la implementación de nuevos sistemas de procesamiento de información". , sensores y actuadores, y para la fabricación molecular hasta la escala atómica». [1] El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), una agencia del Departamento de Comercio de Estados Unidos , definió la bioelectrónica en un informe de 2009 como "la disciplina resultante de la convergencia de la biología y la electrónica ". [2] : 5
Las fuentes de información sobre el campo incluyen el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) con su revista Elsevier Biosensors and Bioelectronics publicada desde 1990. La revista describe el alcance de la bioelectrónica como un objetivo: "... explotar la biología junto con la electrónica en un contexto más amplio que abarca, por ejemplo, pilas de combustible biológicas, biónica y biomateriales para el procesamiento y almacenamiento de información, componentes electrónicos y actuadores. Un aspecto clave es la interfaz entre los materiales biológicos y la micro y nanoelectrónica". [3]
El primer estudio conocido de bioelectrónica tuvo lugar en el siglo XVIII cuando el científico Luigi Galvani aplicó voltaje a un par de ancas de rana desprendidas. Las piernas se movieron, provocando la génesis de la bioelectrónica. [4] La tecnología electrónica se ha aplicado a la biología y la medicina desde que se inventó el marcapasos y con la industria de imágenes médicas. En 2009, una encuesta de publicaciones que utilizaban el término en el título o en el resumen sugirió que el centro de actividad estaba en Europa (43 por ciento), seguida de Asia (23 por ciento) y Estados Unidos (20 por ciento). [2] : 6
La bioelectrónica orgánica es la aplicación de material electrónico orgánico al campo de la bioelectrónica. Los materiales orgánicos (es decir, que contienen carbono) son muy prometedores cuando se trata de interactuar con sistemas biológicos. [5] Las aplicaciones actuales se centran en la neurociencia [6] [7] y la infección. [8] [9]
Los recubrimientos poliméricos conductores , un material electrónico orgánico, muestran una mejora masiva en la tecnología de los materiales. Era la forma más sofisticada de estimulación eléctrica. Mejoró la impedancia de los electrodos en la estimulación eléctrica, lo que resultó en mejores grabaciones y redujo las "reacciones electroquímicas secundarias dañinas". Los transistores electroquímicos orgánicos (OECT) fueron inventados en 1984 por Mark Wrighton y sus colegas y tenían la capacidad de transportar iones. Esta relación señal-ruido mejorada proporciona una baja impedancia medida. Magnuss Berggren creó la bomba de iones electrónicos orgánicos (OEIP), un dispositivo que podría usarse para apuntar a partes y órganos específicos del cuerpo para adherir medicamentos. [4]
Como uno de los pocos materiales bien establecidos en la tecnología CMOS, el nitruro de titanio (TiN) resultó excepcionalmente estable y muy adecuado para aplicaciones de electrodos en implantes médicos . [10] [11]
La bioelectrónica se utiliza para ayudar a mejorar la vida de personas con discapacidades y enfermedades. Por ejemplo, el monitor de glucosa es un dispositivo portátil que permite a los pacientes diabéticos controlar y medir sus niveles de azúcar en sangre . [4] Estimulación eléctrica utilizada para tratar pacientes con epilepsia, dolor crónico, Parkinson, sordera, temblor esencial y ceguera. [12] [13] Magnuss Berggren y sus colegas crearon una variación de su OEIP, el primer dispositivo de implante bioelectrónico que se utilizó en un animal vivo y libre por razones terapéuticas. Transmitía corrientes eléctricas al GABA, un ácido. La falta de GABA en el cuerpo es un factor de dolor crónico. Luego, el GABA se dispersaría adecuadamente en los nervios dañados, actuando como un analgésico. [7] La estimulación del nervio vago (VNS) se utiliza para activar la vía antiinflamatoria colinérgica (CAP) en el nervio vago, lo que resulta en una reducción de la inflamación en pacientes con enfermedades como la artritis . Dado que los pacientes con depresión y epilepsia son más vulnerables a tener un CAP cerrado, la VNS también puede ayudarlos. [14] Al mismo tiempo, no todos los sistemas que tienen electrónica utilizada para ayudar a mejorar la vida de las personas son necesariamente dispositivos bioelectrónicos, sino sólo aquellos que involucran una interfaz íntima y directa de la electrónica y los sistemas biológicos. [15]
La mejora de estándares y herramientas para monitorear el estado de las células en resoluciones subcelulares carece de financiación y empleo. Esto es un problema porque los avances en otros campos de la ciencia están comenzando a analizar grandes poblaciones de células, lo que aumenta la necesidad de un dispositivo que pueda monitorear las células a ese nivel de visión. Las células no se pueden utilizar para muchos fines distintos de su finalidad principal, como detectar sustancias nocivas. Fusionar esta ciencia con formas de nanotecnología podría dar como resultado métodos de detección increíblemente precisos. La preservación de vidas humanas, como la protección contra el bioterrorismo, es el mayor área de trabajo que se realiza en bioelectrónica. Los gobiernos están empezando a exigir dispositivos y materiales que detecten amenazas químicas y biológicas. Cuanto más disminuya el tamaño de los dispositivos, habrá un aumento en el rendimiento y las capacidades. [2]
La definición del diccionario de bioelectrónica en Wikcionario.