پروتزهای عصبی برای بازیابی بافتهای آسیب دیده تولید شد

[h=1]پروتزهای عصبی برای بازیابی بافتهای آسیب دیده تولید شد [/h] ۵ بهمن ماه ۱۳۹۰

​

محققان در تلاشند از طریق ترانزیستورهای گرافنی با سلول های زنده ارتباط الکترونیکی داشته باشند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، یکپارچه سازی سامانه های زیستی و مخصوصاً سامانه های پیچیده زیستی با قطعات الکترونیکی یکی از چالش های اصلی در مسیر بیوالکترونیک یا بیونیک به شمار می رود. به طور کلی قطعات الکترونیکی و زیستی در سه سطح مولکولی، سلولی و اسکلتی با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. برای هر ماده بیونیکی کاشته شده درون بدن، برهمکنش های اولیه در سطح زیست مولکولی، تعیین کننده عملکرد درازمدت آن است. با وجودی که بیونیک اغلب با بهبود عملکرد در سطح اسکلتی در ارتباط است (مانند ماهیچه های مصنوعی)، ارتباط الکترونیکی با سلول های زنده از منظر بهبود نتایج مهندسی بافت یا عملکرد ایمپلنت هایی همچون گوش یا چشم بیونیکی دارای اهمیت بالایی است.

محققان برجسته ای همچون «پیتر فرامهرز» از موسسه بیوشیمی «ماکس پلانک» در آلمان بیش از 20 سال است که روی ایجاد ارتباط میان نورون ها و ابزارهای سیلیکونی کار می کنند. آنها نورون های منفرد از بخش های مختلف مغز را کشت داده و تلاش می کنند شبکه های نورونی خارج از بدن را ایجاد کنند. هدف از این کار تحریک نورون ها با سیگنال های الکتریکی و مشاهده نحوه واکنش شبکه زنده و تغییر آن است. از نتایج این تحقیق می توان در تولید پروتزهای عصبی برای تقویت یا بازیابی بخش های آسیب دیده شبکه عصبی بهره برد.



برای این کار محققان باید دو کار را انجام دهند: تحریک سامانه عصبی و ثبت فعالیت آن. آنها برای رسیدن به این هدف روی تولید ایمپلنت های مغز روی بسترهای انعطاف پذیر کار می کنند؛ این بسترها می توانند فعالیت های شیمیایی و الکتریکی نورون ها را با حساسیت بالا ثبت کنند.

در حال حاضر بسیاری از ایمپلنت ها بر مبنای الکترودهای فلزی کار می کنند. این الکترودها علاوه بر مشکلاتی که در زمینه زیست سازگاری و پایداری در شرایط دشوار زیستی دارند، از عملکرد الکترونیکی محدودی نیز برخوردار هستند. استفاده از ترانزیستورهای اثر زمینه (FET) عملکردهای الکترونیکی بیشتری را امکان پذیر می کند.

«خوزه آنتونیو گاریدو» یکی از محققان موسسه «والتر شاتکی» در دانشگاه فنی مونیخ می گوید: تا کنون در بیشتر کارهایی که در این زمینه انجام شده است، از ترانزیستورهای اثر زمینه سیلیکونی (Si-FET) استفاده شده است. با این حال این فناوری دارای مشکلاتی است که اجرای آن را در کاربردهای عملی با مشکل مواجه می کند. یکی از این مشکلات، نویز بسیار بالای ابزارهای سیلیکونی است. مشکل دوم، سخت بودن یکپارچه سازی فناوری سیلیکون با بسترهای انعطاف پذیر است. به علاوه، سیلیکون تحت شرایط زیستی پایدار نیست.

بنابراین علاقه زیادی به استفاده از مواد دیگری که این مشکلات را نداشته باشند، وجود دارد. نانولوله های کربنی و گرافن گزینه های مناسبی برای این کار به شمار می روند.

حال «گاریدو» و همکارانش برای اولین بار نشان داده اند که از گرافن رشدیافته با روش CVD می توان در ساخت آرایه ای از ترانزیستورها بهره برد که قابلیت شناسایی فعالیت الکتریکی سلول های الکتروژنیک (سلول های فعال الکتریکی) را دارند. به علاوه آنها نشان داده اند که نویز الکتریکی این ابزار جدید در حد ابزارهای سیلیکونی با نویز بسیار پایین قرار دارد.

«گاریدو» می افزاید: لازم به ذکر است که فناوری سیلیکون در طول چندین دهه توسعه یافته است، در حالی که به طور قطع ابزارهای گرافنی ما در چند سال آینده پیشرفت قابل ملاحظه ای خواهند یافت.

جزئیات این کار در مجله «Advanced Materials» منتشر شده است.