Suspended micro/nanogenerators for cell stimulation
- Autores: Carolina Vargas Estévez
- Directores de la Tesis: Jaume Esteve Tintó (dir. tes.), Gonzalo Murillo Rodriguez (dir. tes.), Gabriel Gomila Lluch (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2019
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Alejandro Pérez Rodríguez (presid.), Elisabet Prats Alfonso (secret.), Emile Martincic (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Nanociencias por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
Nuestros cuerpos son máquinas complejas cuyo funcionamiento depende de múltiples señales eléctricas controladas principalmente por el sistema nervioso. Así pues, no es ilógico pensar que un día los impulsos eléctricos artificiales reemplazarían aquellas señales dando soporte a los tratamientos médicos. En la actualidad, la estimulación eléctrica se utiliza en muchas aplicaciones terapéuticas para modular la actividad celular, restaurar funciones biológicas perdidas o incluso mejorar el rendimiento de ciertos tejidos. Sin embargo, estos sistemas aún presentan efectos secundarios ligados a las intervenciones quirúrgicas para colocarlos o colocar sus electrodos, a su volumen intrínseco o a la falta de especificidad para solo focalizar su actividad sobre las células involucradas en la enfermedad a tratar. El futuro para trascender estas limitaciones será posible en la medida en que la tecnología facilite el camino para mejorar la precisión, la autonomía y la miniaturización de las actuales herramientas terapéuticas. En este contexto, los micro/nanogeneradores juegan un papel clave como dispositivos autoalimentados con alta resolución especial y especificidad celular fina.
Esta tesis pretende proporcionar micro/nanogeneradores de energía para estimular eléctricamente células individuales en su propio medio líquido. Este trabajo exploró dos ramas tecnológicas basadas en dispositivos fotovoltaicos y magnetoelásticos (piezoeléctricos / magnetoestrictivos) para transducir energía. Su fabricación se llevó a cabo a través de tecnologías de microfabricación de semiconductores y su rendimiento se caracterizó a través de varias pruebas para garantizar su correcta generación de energía. Como estos dispositivos estaban destinados a interconectar medios biológicos, se realizaron estudios de citotoxicidad directa para garantizar su seguridad. Ambas ramas se validaron biológicamente con modelos in vitro de células excitables (neuronas embrionarias de ratón y células de tipo óseo humanas) analizando los efectos de la electroestimulación a través de cambios morfológicos y a través de respuestas iónicas instantáneas como la señalización de calcio. Los resultados reunidos en esta investigación demostraron la viabilidad de estos micro/nanogeneradores como estimuladores eléctricos autoalimentados. Además, su reducido tamaño y la capacidad de estar en suspensión en medios líquidos abren la puerta a nuevos desarrollos hacia herramientas médicas mínimamente invasivas inyectadas o ingeridas.
