Desarrollan el chip más pequeño del mundo que solo se puede ver a través del microscopio y es inyectado bajo la piel

Ampliamente utilizados para monitorear y mapear señales biológicas, respaldar y mejorar funciones fisiológicas y tratar enfermedades, los dispositivos médicos implantables están transformando la atención médica y mejorando la calidad de vida de millones de personas. Los investigadores están cada vez más interesados ​​en diseñar dispositivos médicos implantables miniaturizados e inalámbricos para la monitorización fisiológica en vivo . Estos dispositivos podrían usarse para controlar las condiciones fisiológicas, como la temperatura, la presión arterial, la glucosa y la respiración, tanto para procedimientos de diagnóstico como terapéuticos, procedimientos que pueden ser claves durante la actual pandemia.

Hasta la fecha, la electrónica implantada convencional ha sido muy ineficiente en cuanto al volumen; generalmente requieren varios chips, empaques, cables y transductores externos, y a menudo se necesitan baterías para el almacenamiento de energía. Una tendencia constante en la electrónica ha sido la integración más estricta de los componentes electrónicos, a menudo trasladando más y más funciones al circuito integrado en sí.

Los investigadores de la Universidad de Columbia informan que han construido lo que dicen que es el chip más pequeño del mundo, que mide menos de 0,1 milímetros cúbicos. El sistema es tan pequeño como un ácaro del polvo y solo es visible bajo un microscopio. Para lograr esto, el equipo utilizó ultrasonidos para alimentar y comunicarse con el dispositivo de forma inalámbrica. El estudio aparece en la edición en línea del 7 de mayo de Science Advances .

“Queríamos ver hasta dónde podíamos empujar los límites de lo pequeño que podíamos hacer un chip funcional”, dijo el líder del estudio, Ken Shepard, profesor de ingeniería eléctrica de la familia Lau y profesor de ingeniería biomédica . “Esta es una nueva idea de 'chip como sistema': este es un chip que, por sí solo, sin nada más, es un sistema electrónico de funcionamiento completo. Esto debería ser revolucionario para el desarrollo de dispositivos médicos implantables miniaturizados e inalámbricos que pueden detectar diferentes cosas, usarse en aplicaciones clínicas y, finalmente, aprobarse para uso humano ".

El equipo también incluyó a Elisa Konofagou , Robert y Margaret Hariri, profesor de ingeniería biomédica y profesor de radiología, así como Stephen A. Lee, estudiante de doctorado en el laboratorio de Konofagou que ayudó en los estudios con animales.

Los enlaces de comunicaciones tradicionales no son posibles para un dispositivo tan pequeño porque la longitud de onda de la onda electromagnética es demasiado grande en relación con el tamaño del dispositivo. Debido a que las longitudes de onda de los ultrasonidos son mucho más pequeñas a una frecuencia dada debido a que la velocidad del sonido es mucho menor que la velocidad de la luz, el equipo utilizó ultrasonidos para alimentar y comunicarse con el dispositivo de forma inalámbrica. Fabricaron la "antena" para comunicarse y alimentarse con ultrasonido directamente en la parte superior del chip.

El objetivo del equipo es desarrollar chips que puedan inyectarse en el cuerpo con una aguja hipodérmica y luego comunicarse fuera del cuerpo mediante ultrasonido, proporcionando información sobre algo que miden localmente. Los dispositivos actuales miden la temperatura corporal, pero hay muchas más posibilidades en las que el equipo está trabajando.