La intersección entre la física cuántica y la biomedicina ha dado un paso sorprendente hacia adelante: investigadores han desarrollado una técnica que utiliza semiconductores de un solo átomo de grosor para detectar señales eléctricas del cerebro. Este avance, que parece sacado de la ciencia ficción, promete revolucionar la forma en que entendemos y monitoreamos la actividad cerebral.
Limitaciones de las técnicas tradicionales
Tradicionalmente, la actividad eléctrica de las neuronas se ha registrado mediante la inserción de microelectrodos en el tejido cerebral. Aunque efectivos, estos métodos son invasivos y pueden dañar las células, limitando su aplicación en estudios a largo plazo o en áreas extensas del cerebro. Por otro lado, las técnicas ópticas, que utilizan colorantes fluorescentes sensibles al voltaje, ofrecen una alternativa menos invasiva. Sin embargo, estas no detectan directamente los cambios de voltaje, sino variaciones asociadas, lo que reduce la precisión de las mediciones.
Semiconductores bidimensionales: una solución innovadora
El equipo de investigación ha introducido una solución innovadora al emplear semiconductores bidimensionales, específicamente una monocapa de sulfuro de molibdeno, para detectar señales eléctricas. Este material, de un solo átomo de grosor, posee propiedades cuánticas únicas que le permiten responder a campos eléctricos generados por la actividad neuronal.
La clave radica en la formación de excitones y triones en el material:
- Excitones: pares electrón-hueco eléctricamente neutros.
- Triones: excitones que han capturado una carga adicional, volviéndose sensibles a los campos eléctricos.
Estos estados permiten que el material cambie su interacción con la luz en respuesta a la actividad eléctrica de las neuronas, facilitando la detección óptica de señales sin contacto directo.
Aplicaciones potenciales en biomedicina
Este avance abre la puerta a múltiples aplicaciones en el campo biomédico:
- Mapeo de redes neuronales: permitirá cartografiar disfunciones en redes neuronales, ayudando a comprender trastornos como la epilepsia.
- Desarrollo de terapias de estimulación eléctrica: facilitará la exploración de nuevas terapias, como la estimulación cerebral profunda para tratar enfermedades neurodegenerativas.
- Optimización de materiales sensibles: impulsará el desarrollo de materiales aún más sensibles, mejorando la detección de señales bioeléctricas sin interferencias externas.
La utilización de semiconductores de un solo átomo de grosor para detectar señales eléctricas del cerebro representa un avance significativo en la intersección de la física cuántica y la biomedicina. Esta tecnología ofrece una alternativa menos invasiva y más precisa para monitorear la actividad neuronal, con el potencial de transformar nuestra comprensión y tratamiento de diversas condiciones neurológicas.