El cerebro está considerado el órgano más complejo del cuerpo humano, está formado por numerosas neuronas y células gliales. Estas neuronas y células permiten la transmisión de información a través de señales eléctricas, conocidas como potenciales de acción, así como señales químicas a través de neurotransmisores.

Si bien estudios anteriores se han centrado principalmente en mejorar los materiales de los electrodos dentro del cerebro, se ha prestado poca atención al material del marcapasos cerebral, particularmente en la compuerta de salida. Y es que las señales de los dispositivos marcapasos pueden verse afectadas por el ruido externo, lo que puede dificultar su funcionamiento. Es por ello que la compuerta de salida del marcapasos es considerada particularmente importante en este proceso.

En este contexto, recientes avances en nanocompuestos poliméricos han llevado a mejoras en sus propiedades físicas y mecánicas, así como a una mayor estabilidad térmica, mayor conductividad eléctrica,  mejor rendimiento dieléctrico, entre otras propiedades 

Al respecto, un trabajo llevado a cabo por el Instituto Americano de Física (AIP, por sus siglas en inglés) se marcó como objetivo usar nanocompuestos con destacadas propiedades mecánicas en marcapasos cerebrales para minimizar el ruido y mejorar la relación señal-ruido de los electrodos cerebrales.

En concreto, los responsables del proyecto combinaron grafeno, polipropileno y nanoarcilla para crear nuevos biomateriales que se puedan utilizar en la compuerta de salida de los marcapasos cerebrales y cardíacos, el componente responsable de controlar y transmitir señales.

Utilizando una base de plástico conocida como polipropileno, los investigadores añadieron una arcilla especialmente formulada llamada montmorillonita y diferentes proporciones de grafeno, uno de los materiales ligeros más resistentes. Crearon cinco materiales diferentes cuyo rendimiento se pudo probar.

Los autores realizaron mediciones detalladas de la estructura de los materiales compuestos mediante microscopía electrónica de barrido. Su análisis reveló características clave que determinan la absorción de ruido y la transmisión de señales del material, incluidas la densidad y la distribución de arcilla y grafeno y los tamaños de los poros del material.

"Los grupos de investigación están investigando activamente formas de mejorar el rendimiento de los marcapasos, y nuestro equipo se centra específicamente en las propiedades mecánicas, térmicas y otras de estos materiales", afirmó una de las miembros del equipo, Mezher,estudiante de doctorado iraquí de la Universidad de Tabriz.

Los autores midieron la relación señal-ruido y el rendimiento del material con distintos niveles de ruido. También probaron el impacto del espesor del material en las mediciones de rendimiento.

"Más allá de la simple identificación de materiales biocompatibles para marcapasos; nuestro objetivo es mejorar la conexión entre la fuente de señal generada y los electrodos", concluyó Mezher.