Este proyecto tuvo como objetivo diseñar y fabricar un dispositivo bioelectrónico basado en los polímeros semiconductores PEDOT y PEDOT: PSS que sea capaz de inducir señales eléctricas de estimulación en células cardíacas. Se fabricaron películas delgadas de los polímeros usando la técnica de spin-coating y se probaron diferentes combinaciones para mejorar la conductividad eléctrica. Se tomaron registros intracelulares de las actividades electrofisiológicas de cardiomioc

1. DISEÑO, CARACTERIZACIÓN Y FABRICACIÓN DE MATERIALES BIOCOMPATIBLES
BASADOS EN POLÍMEROS SEMICONDUCTORES PARA LA MEDICIÓN DE ACTIVIDADES
ELECTROFISIOLÓGICAS EN CÉLULAS CARDÍACAS
Calderón, M.1
, Suarez-Vargas J.J.1
, Brämer-Escamilla W.2
, Briceño S.2
, Bolaños P.3
, Caputo C.3
FABRICACIÓN DE LAS PELÍCULAS DELGADAS DEL POLÍMERO
CONDUCTOR
RESUMEN
Figura 2. Electrodos de oro
sobre porta objeto de vidrio.
Figura1.Evaporada durante
deposición de oro.
Figura 3. Etapas de spin-coating.
La técnica de evaporación
térmica, consiste en calentar un
material en el vacío a una
temperatura suficientemente alta
para permitir la evaporación o
sublimación del mismo. Ésta se
usó para la elaboración de
electrodo de oro sobre un
sustrato de vidrio.
Técnica de evaporación
térmica al vacío
La técnica de spin-coating es
comúnmente usada para la
fabricación de películas delgadas
de los polímeros semiconductores
orgánicos solubles, el
recubrimiento se realiza por
centrifugación.
Spin-coating o recubrimiento
por centrifugación.
ç
11
55
44
66
Conclusión
REGISTRO INTRACELULAR:
TÉCNICA DE PATCH CLAMP.
AISLAMIENTO DE CARDIOMIOCITOS
DE RATA.
La técnica de patch clamp usa como
microelectrodo una micropipeta de vidrio
con una solución de electrolitos y un
electrodo de AgCl en su interior. Esta
micropipeta es colocada sobre la superficie
de la membrana formando un gigasello
fundamental para realizar los registros.
Mediante succión suave se rompe la
membrana quedando en contacto el medio
intracelular, con la solución dentro de la
pipeta. Esta configuración recibe el nombre
de whole-cell.
 Rata de cepa Sprague-Drawley
del IVIC, peso entre 200-250 g.
 Enzimas: colagenasa y proteasa
para la disociación del corazón.
 Solución de suspensión de las
células (mM): 140 NaCl, 5.4
KCl,1MgCl2, 0.33 NaH2PO4, 1CaCl,
10 Glucosa,10 HEPES, Ph 7.3.
Cardiomiocitos
Aparato de perfusión de
Langendorff.
Rata cepa
Sprague-Drawley
Gráfica 3. Potencial de acción de cardiomiocito
ventricular de rata.
La película del polímero semiconductor se encuentra
conectada a la salida del estimulador de voltaje, éste
envía una serie de pulsos cuadrados de voltaje de
100 V de amplitud y 4 ms de duración a los
cardiomiocitos que se encuentra en la película. Para
la medición del cambio de potencial de membrana
se utiliza el microelectrodo de registro de patch
clamp, no obstante, la inyección de corriente para la
excitación de las células será generada por la
película del polímero semiconductor.
Nuestros resultados son relevantes, porque
se demostró el comportamiento de las
propiedades físicas de estos materiales
orgánicos. El mejoramiento de la
conductividad eléctrica por dopamiento del
semiconductor orgánico mediante el uso de
solventes polares y surfactantes, se
consiguió la no citotoxicidad y
biocompatiblidad con las células musculares
cardíacas. Considerando siempre las
posibles aplicaciones biomédicas y biofísicas
al futuro.
(1) Laboratorio de Dinámica No-Lineal y Sistemas Complejos, Centro de Física, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas- IVIC, Apdo Postal 20632, Caracas 1020 A Venezuela.
*
e-mail: jjsuarez@ivic.gob.ve
(2) Laboratorio de Física de la Materia Condensada, Centro de Física, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas – IVIC, Apdo Postal 20632, Caracas 1020 A, Venezuela
(3) Laboratorio de Fisiología Celular, Centro de Biofísica y Bioquímica, Instituto Venezolano de Investigación Científicas –IVIC Apdo Postal 20632, Caracas 1020 A, Venezuela.
RESUMEN
En este proyecto nos planteamos diseñar, fabricar y caracterizar un dispositivo biolectrónico basado en los polímeros semiconductores PEDOT y PEDOT:PSS, capaz de
inducir señales eléctricas de excitación a células cardíacas, para realizar este estudio se fabricaron películas delgadas de los polímeros semiconductores usando la técnica
spin-coating o recubrimiento por centrifugación con el objetivo de probar la estimulación eléctrica a través del polímero conductor. Se hicieron varias combinaciones de
compuestos formados por polímeros semiconductores, solventes polares y surfactantes para mejorar la conductividad eléctrica y resistencia mecánica de las películas. Se
tomaron registros intracelulares usando la técnica patch-clamp, de las actividades electrofisiológicas, potenciales de acción en las células cardíacas in vitro, y se uso la
película del polímero conductor como medio de estimulación para los cardiomiocitos.