Forskere rapporterer om en bedre måde at skabe organisk bioelektronik på

Med stigende videnskabelig og medicinsk interesse for kommunikation med nervesystemet, efterspørgslen efter biomedicinsk udstyr, der bedre kan optage og stimulere nervesystemet, vokser, samt levere lægemidler og biomolekyler i præcise doser.

Forskere fra University of Houston og Pennsylvania State University har rapporteret om en ny fremstillingsteknik til biokompatible neurale enheder, der tillader mere præcis tuning af den elektriske ydeevne af neurale prober, sammen med forbedrede egenskaber til lægemiddellevering.

"Årevis, forskere har forsøgt at interagere med nervesystemet, at diagnosticere Parkinsons sygdom, epilepsi, multipel sclerose, hjernetumorer og andre neurale lidelser og sygdomme tidligere, " sagde Mohammad Reza Abidian, lektor i biomedicinsk ingeniørvidenskab ved UH og hovedforfatter på et papir, der beskriver fremstillingsteknikken i tidsskriftet Avancerede materialer . "I vores laboratorium skaber vi mikro- og nano-enheder til at kommunikere med neuroner."

Abidian sagde, at den nye fremstillingsmetode giver forskere mulighed for præcist at kontrollere overflademorfologien af ​​ledende polymermikrokopper, forbedre ydeevnen. De brugte elektrojetting og elektroaflejringsmetoder til fremstilling af ledende polymermikrokopper på overfladen af ​​bioelektronik.

"Vi fandt ud af, at ved at variere mængden af ​​elektrisk strøm og længden af ​​aflejringstiden for disse ledende polymerer, vi kan ændre størrelsen, tykkelse og ruhed, som er relateret til polymerens elektriske egenskaber, " sagde han. "Vi viser, at ledende polymermikrokopper kan forbedre bioelektrodernes elektriske ydeevne betydeligt."

Typiske polymerer bruges ofte som et isolerende materiale, fordi de generelt ikke leder elektricitet. Opdagelsen af ​​elektronisk ledende polymerer i 1970'erne blev anerkendt med Nobelprisen i kemi i 2000.

"Det primære krav til neurale enheder er at levere højdensitetselektroder, der er biologisk kompatible med neuralt væv, effektivt transducere biologiske signaler til elektroniske signaler, og forbliver funktionelle i lange perioder, " skrev forskerne.

Men den nuværende teknologi er stadig afhængig af metalliske materialer, som er stærkt ledende, men uforenelige med neuralt væv. Den miniaturisering, der kræves til enhederne, begrænser også den elektriske ydeevne, sagde Abidian.

Ledende polymerer, i modsætning, bedre efterligne biologisk væv på fire måder:deres bløde mekaniske egenskaber simulerer biologiske strukturers; deres blandede elektroniske/ioniske ledningsevne fremmer effektiv signaltransduktion; deres gennemsigtighed tillader samtidig brug af optiske analyseteknikker; og deres lette funktionalisering med biomolekyler hjælper med at tune biologiske reaktioner.

Den nye fremstillingsmetode involverer elektrospraying af monodisperse polymikrosfærer på guldsubstrater, efterfulgt af en elektrokemisk polymerisationsproces. Derefter kontrollerer forskerne det anvendte elektriske felt til fremstilling af ledende polymermikrokopper, Abidian sagde, hvilket igen gjorde det muligt for dem at kontrollere overflademorfologien.