På grænserne af cyborgvidenskab

Ikke længere kun fantastisk foder til sci-fi fans, cyborg-teknologien bringer os håndgribelige fremskridt hen imod virkelighedens elektroniske hud, proteser og ultrafleksible kredsløb. Når vi nu tager dette menneske-maskinkoncept til et hidtil uset niveau, banebrydende videnskabsmænd arbejder på det sømløse ægteskab mellem elektronik og hjernesignalering med potentiale til at transformere vores forståelse af, hvordan hjernen fungerer – og hvordan man behandler dens mest ødelæggende sygdomme.

Deres præsentation finder sted på det 248. nationale møde og udstilling af American Chemical Society (ACS), verdens største videnskabelige samfund.

"Ved at fokusere på de nanoelektroniske forbindelser mellem celler, vi kan gøre ting, ingen har gjort før, "siger Charles M. Lieber, Ph.D. "Vi går virkelig ind i et nyt størrelsesregime for ikke kun den enhed, der registrerer eller stimulerer mobilaktivitet, men også for hele kredsløbet. Vi kan få det til at se ud og opføre sig som smart, blødt biologisk materiale, og integrere det med celler og cellulære netværk på helvævsniveau. Dette kan omgå en masse alvorlige sundhedsproblemer i neurodegenerative sygdomme i fremtiden."

Disse lidelser, såsom Parkinsons, der involverer funktionsfejl i nerveceller kan føre til vanskeligheder med de mest dagligdags og essentielle bevægelser, som de fleste af os tager for givet:at gå, taler, spise og synke.

Forskere arbejder rasende på at komme til bunds i neurologiske lidelser. Men de involverer kroppens mest komplekse organ - hjernen - som stort set er utilgængelig for detaljerede, kontrol i realtid. Denne manglende evne til at se, hvad der sker i kroppens kommandocenter, hindrer udviklingen af ​​effektive behandlinger for sygdomme, der stammer fra det.

Ved at bruge nanoelektronik, det kunne blive muligt for forskere at kigge ind i celler for første gang, se, hvad der går galt i realtid, og ideelt set sætte dem på en funktionel vej igen.

I de sidste år har Lieber har arbejdet på dramatisk at skrumpe cyborgvidenskab til et niveau, der er tusindvis af gange mindre og mere fleksibelt end andre bioelektroniske forskningsindsatser. Hans team har lavet ultratynde nanotråde, der kan overvåge og påvirke, hvad der foregår inde i celler. Ved at bruge disse ledninger, de har bygget ultrafleksible, 3-D mesh stilladser med hundredvis af adresserbare elektroniske enheder, og de har dyrket levende væv på den. De har også udviklet den mindste elektroniske sonde nogensinde, der kan optage selv den hurtigste signalering mellem celler.

Hurtig ildcellesignalering styrer alle kroppens bevægelser, herunder vejrtrækning og synke, som er påvirket i nogle neurodegenerative sygdomme. Og det er på dette niveau, hvor løftet om Liebers seneste værk kommer ind i billedet.

I en af ​​laboratoriets seneste retninger, Liebers team finder ud af, hvordan man injicerer deres lille, ultraflexibel elektronik ind i hjernen og tillade dem at blive fuldt integreret med det eksisterende biologiske net af neuroner. De er i øjeblikket i de tidlige faser af projektet og arbejder med rottemodeller.

"Det er svært at sige, hvor dette arbejde vil føre os, "siger han." Men i sidste ende, Jeg tror på, at vores unikke tilgang vil tage os på en vej til at gøre noget virkelig revolutionerende."