Forskere bruger hydrogelkemi og mikrofabrikation til at miniaturisere og integrere komponenter i bioelektronik

At finde ud af en bedre måde at forbinde nerveceller til bioelektronik på vil være det næste teknologiske spring i sundhedsvæsenet, og Neurobiological Interfaces Lab på Binghamton University er på forkant med forskning om emnet.

Anført af adjunkt Siyuan Rao fra Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science's Department of Biomedical Engineering, gør laboratoriet fremskridt i retning af at forstå de mekanismer, der holder vores hjerner i gang, og udvikler effektive behandlinger til at hjælpe, når tingene går galt.

Den seneste forskning, offentliggjort i Nature Communications , skitserer hydrogelkemi og mikrofremstillingsmetoder til miniaturisering og integration af flere komponenter i hjernens bioelektronik. Hydrogeler ligner levende væv på grund af deres høje vandindhold, blødhed, fleksibilitet og biokompatibilitet.

"Ved at bruge dette bløde materiale skaber vi en multifunktionel neural sonde, der kan levere lys ind i hjernevæv og også registrere neural aktivitet," sagde Rao. "En ny teknologi kaldet optogenetik bruger lys til at kontrollere neurale celler. Ved at aktivere eller hæmme hjerneaktivitet håber vi at dissekere mekanismen bag neurologiske lidelser."

Bidragydere til forskningen omfatter ph.d. studerende Sizhe Huang, Eunji Hong og Qianbin Wang sammen med samarbejdspartnere fra Michigan State University, University of Massachusetts Amherst og Massachusetts Institute of Technology.

Huang, som er den første forfatter på Nature Communications papir, flyttede til Binghamton fra UMass Amherst sidste efterår sammen med resten af ​​Raos laboratorium, studerende og forsøgsdyr, men denne forskning havde været i gang siden 2022.

"En udfordring var, at vi ikke havde megen erfaring med elektriske optagelser," sagde han. "Det tog os seks måneder at fejlfinde, fordi vi fik nogle resultater, men vi var ikke sikre på, om de var de rigtige resultater, og vi ønsker ikke at offentliggøre nogen potentielt forkerte resultater."

Rao ser allerede frem til det næste, herunder forskning i rygmarvsproblemer og autismelidelser.

"Vi har et patent under revision om denne teknologi fokuseret på at skabe en bedre grænseflade til hjernen, rygmarven og det perifere nervesystem, som vil hjælpe os til bedre at forstå mekanismen i hele nervesystemet," sagde hun.

Flere oplysninger: Sizhe Huang et al., Kontrol af polymerers amorfe-krystallinske overgang muliggør miniaturisering og multifunktionel integration til hydrogel-bioelektronik, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47988-w

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Binghamton University