Carbon-based hybrid materials for the development of advanced neuroprosthetic devices.
Proyectos Retorno y Retención de Talento-SBPLY/21/180501/000155-26.000,00 €.
Grupo de investigación: MATMOL.TO – Materiales Moleculares. Universidad de Castilla-La Mancha/ Instituto de Nanociencia, Nanotecnología y Materiales Moleculares
I.P.: Dra. Miriam Barrejón Araque
Finalidad del Proyecto
La finalidad del proyecto fue el desarrollo de materiales basados en microfibras de carbono con potencial aplicación futura en implantes neuronales destinados a la reparación de lesiones de la médula espinal. Para ello, se planteó la modificación covalente de la superficie de las microfibras de carbono con el polímero conductor PEDOT, generando enlaces covalentes estables entre ambos componentes. Esta estrategia permitió abordar uno de los principales retos de este tipo de electrodos, como es la delaminación del polímero conductor, un fenómeno habitual que compromete la estabilidad y limita su uso a largo plazo en aplicaciones de regeneración medular tras una lesión.
Objetivos
1.- Preparación de materiales híbridos basados en microfibras de carbono y nanotubos de carbono que servirán como la estructura base del electrodo
2.- Síntesis de precursores de copolímeros para su posterior incorporación en los electrodos basados en microfibras de carbono.
3.- Unión de los copolímeros sobre la superficie de los electrodos basados en microfibras de carbono.
4.- Estudio de la utilidad de los nuevos electrodos basados en microfibras para el desarrollo de interfaces neuronales avanzadas.
Resultados
Se ha conseguido optimizar un método de anclaje covalente del PEDOT sobre la superficie de las microfibras mediante la aplicación de enlaces tipo aziridina entre ambas partes. De esta forma hemos demostrado que la estabilidad del polímero sobre las fibras se ve mejorada tanto in vitro como in vivo, mientras se consiguen mantener las propiedades eléctricas y la buena conductividad del electrodo basado en carbono final.
Los resultados obtenidos son altamente prometedores para el futuro desarrollo de materiales avanzados destinados a aplicaciones neuroregenerativas. En particular, el anclaje covalente del polímero conductor mediante enlaces de tipo aziridina ha demostrado ser una estrategia eficaz para mejorar significativamente la estabilidad del PEDOT sobre la superficie de las microfibras de carbono. Esta mejora se alcanza sin comprometer las propiedades eléctricas ni la conductividad del electrodo final, lo que representa un avance relevante frente a las limitaciones actuales asociadas a la delaminación del polímero. En conjunto, los resultados sientan una base sólida para la optimización de implantes neuronales orientados a la reparación de lesiones de la médula espinal.
Impacto científico, técnico o social
Desde el punto de vista científico y técnico, los resultados obtenidos constituyen una aportación relevante para la comunidad investigadora que trabaja en el diseño y preparación de materiales funcionales para interfaces neuronales, al ofrecer una solución efectiva a uno de los principales retos de estos sistemas: la estabilidad a largo plazo de los polímeros conductores sobre sustratos de carbono. En el ámbito social, estos avances resultan especialmente significativos para los pacientes que sufren lesiones de la médula espinal, ya que contribuyen al desarrollo de tecnologías con potencial para mejorar las estrategias de regeneración neural y, a largo plazo, la calidad de vida de las personas afectadas
Hasta la fecha se ha llevado a cabo 1 publicación científica, derivada de los resultados del proyecto en la prestigiosa revista “Carbon” (Carbon, 2025, 232,15, 119820).
Colaboraciones
El proyecto se ha desarrollado en estrecha colaboración con el Hospital Nacional de Parapléjicos, donde se han llevado a cabo los estudios in vitro e in vivo, fundamentales para la validación biológica de los materiales desarrollados.