El mundo de lo pequeño, pero muy pequeño, microscópico, pone de cabeza al hombre

Para hacernos una idea, hablaremos de una tecnología cuyo tamaño es de 8,2 mm3. Sí, esas son las dimensiones de la punta, no de la cabeza, de un alfiler. Y esta medida es enorme en comparación del micro implante que, además de diminuto, es autorreconfigurable[1], inalámbrico y sin batería.

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Foto toma de internet

Ricardo Chacón– Escuela de Ciencias de la Comunicación

Universidad Dr. José Matías Delgado17 de octubre 2023

Nos explicamos gracias al auxilio del asistente virtual Mónica del ChatGPT, que en forma visual, plástica y pedagógica nos compara esta diminuta herramienta que mide 8,2 mm3. Esto equivale a 0.0082 cm3, lo que es igual a 0.0000082 m3 o a 0.0000000082 km3.

Un potente microscópico, pero muy potente, ya sea de barrido o confocal (láser), puede visualizar ese volumen minúsculo. Normalmente, la manera de saber de qué se trata y cómo manejarlo es a través de modelos y programas matemáticos que se perfilan en tercera dimensión en una computadora. Hay diversas herramientas tecnológicas que pueden ayudar a visualizar el tamaño de 8,2 mm3. Entre otras, existen GeoGebra, Tinkercad, SketchUp o Blander. Dichas herramientas utilizan software matemático que permite crear gráficos en 3D y visualizaciones de figuras geométricas en diferentes formas y tamaños. Incluso, también generan animaciones y efectos visuales.

En resumidas cuentas, este micro implante tiene una dimensión microscópica minúscula, no visible a simple vista. Para trabajar sobre él hay que hacerlo con modelos tridimensionales, dibujos en perspectiva y la representación gráfica en diferentes escalas en una computadora. Estas ideas son para dimensionar de lo que queremos hablar: de los micro implantes que permiten la conectividad inalámbrica y sin baterías entre tejidos biológicos, y que son de estas medidas: 8,2 mm3.

Definición sesuda: los micro implantes autorreconfigurables son un producto de alta tecnología, inalámbrico y sin batería para transmitir información. Se trata de instrumentos para adaptarse y reconfigurarse automáticamente a fin de lograr una conexión exitosa con otros dispositivos cercanos.

Esta tecnología tiene que enfrentar de entrada dos desafíos: por un lado, cómo introducir y hacer que funcionen en los minúsculos implantes las piezas electrónicas. Y, por otro, cómo garantizar la estabilidad y fiabilidad de la conexión inalámbrica en un entorno vivo, biológico, en constante cambio, que no deja de modificarse. Y, por si fuera poco, estas herramientas deben seguir autorreconfigurándose a partir de los cambios sufridos en su entorno cercano y respondiendo a complejos y sofisticados algoritmos.

Según la asistente virtual Mónica del ChatGPT, utilizan técnicas de detección de señales y algoritmos de procesamiento para ajustar su configuración y optimizar la comunicación, de tal forma que estos micro implantes autorreconfigurables pueden mejorar la eficiencia y la fiabilidad de las comunicaciones inalámbricas en aplicaciones médicas y biológicas.

Aquí comenzamos a ver la luz. Estos micro implantes autorreconfigurables para conectividad inalámbrica y sin batería entre tejidos tiene varias aplicaciones en un sinnúmero de campos, incluido el de la medicina, que los utiliza, entre otras cuestiones, para el monitoreo de la salud. Por ejemplo, estas novedosas herramientas permiten controlar la temperatura corporal, la presión y la frecuencia cardíaca o la recolección de muestras de tejidos y de fluidos corporales. Esta novedosa tecnología hace posible, incluso, aplicar medicinas en forma directa en el cuerpo del paciente, con lo que los tratamientos se vuelven mucho más eficientes.

Algunas de las ventajas que ofrecen estos micro implantes, ahora autorreconfigurados, es que son: más precisos, menos invasivos, duran más, su diseño puede ser personalizado de acuerdo con las necesidades de cada persona y se aplican a una amplia gama de especialidades médicas, desde la ortopedia a la neurología, pasando por la odontología.

El artículo que nos ha servido de base para esta nota, y que tratamos de explicar de manera clara y sencilla es obra de Zhanghao Yu y otros (2022). Dicho trabajo científico nos muestra en detalle un modelo experimental de micro implante, el cual constituye una alternativa interesante a otras tecnologías existentes en el campo de la conectividad inalámbrica en diversos campos, no solo en la medicina.

Esta herramienta utiliza un método relativamente viejo de la magnetoeléctrica: la transferencia de energía inalámbrica. Tal fenómeno implica, entre otras cuestiones, que no se requiere de cables ni de conexiones externas, permite una mayor eficiencia energética y, por lo tanto, el implante dura más tiempo. El uso de campos magnéticos para transmitir energía y datos elimina la necesidad de baterías, lo que reduce el tamaño del implante, ya de por sí minúsculo y, por supuesto, mejora su durabilidad. Lo mejor de esta tecnología magnetoeléctrica es que permite una mayor precisión, y control en la entrega de terapias y tratamientos, lo que puede mejorar los resultados para el paciente.

Estas mejoras hacen que estas herramientas sean utilizadas en otros campos. Por ejemplo, en el campo de la robótica, ya que su movilidad hace que se pueda cambiar y modificar a gusto su forma y estructura para moverse en terrenos difíciles. También en el campo de la electrónica estos micro implantes se utilizan para crear circuitos flexibles y acomodables, lo que permite cambiar su configuración para adaptarse a diferentes funciones o tareas dentro de un sistema electrónico.

En definitiva, y a vuelo de pájaro, los micro implantes autorreconfigurables son una alternativa interesante a otras tecnologías existentes en el campo de la conectividad inalámbrica entre tejidos. Entre otras cuestiones, esto es así porque no requieren de baterías y, lo mejor, porque se pueden reconfigurar para adaptarse a distintos entornos y aplicaciones. Por si fuera poco, estos microimplantes utilizan técnicas de comunicación de baja potencia, lo que permite una mayor eficiencia energética y una vida útil más larga.

Referencias del chispazo:


[1] Se hizo la consulta sobre este neologismo a la Fundéu. Ellos dicen que está bien construido. Consulta del 16 de octubre de 2023.

Yu, Z., Alrashdan, F.T., Wang, W., Parker, M., Chen, X., Chen, F.Y., Woods, J., Chen, Z., Robinson, J.T., & Yang, K. (2022). Magnetoelectric backscatter communication for millimeter-sized wireless biomedical implants. Proceedings of the 28th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking.

https://www.semanticscholar.org/paper/Magnetoelectric-backscatter-communication-for-Yu-Alrashdan/5bd0a24a690ca1740f81fd9d756c100e806afb6f?utm_source=direct_link

Zhanghao Yu, Fatima T. Alrashdan, Wei Wang, Matthew Parker, Xinyu Chen, Frank Y. Chen, Joshua Woods, Zhiyu Chen, Jacob T. Robinson, and Kaiyuan Yang. 2022. Magnetoelectric backscatter communication for millimeter-sized wireless biomedical implants. In Proceedings of the 28th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom ’22). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 432–445. https://doi.org/10.1145/3495243.3560541

https://dl.acm.org/doi/10.1145/3495243.3560541