Skånsomme sensorer til diagnosticering af hjernesygdomme

Fleksibel, billige sensorteknologi, der fører til sikrere og forbedrede diagnoser og behandling af hjernesygdomme, er udviklet af Saudi-Arabiens King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) forskere.

Kortlægning af hjernens elektriske aktivitet er afgørende for at forstå neurologiske lidelser, såsom depression og Alzheimers sygdom. I øjeblikket, multielektrode arrays, kaldet Michigan eller Utah arrays, bruges til at overvåge hjernens aktivitet. Lavet af lag af ledende siliciumnåle, disse stive enheder indsættes gennem hovedbunden for at overvåge hjernens overflade. Nålene kan forårsage betændelse i vævene, og derfor skal de fjernes inden for et år.

Muhammad Hussain og Aftab Hussain fra KAUST Integrated Nanotechnology Laboratory og Integrated Disruptive Electronic Applications Laboratory ønskede at udvikle en blød og fleksibel sensor, der kunne placeres på overfladen af ​​hjernen inden for det intrakranielle rum, giver bedre kontakt og reducerer risikoen for skader på væv.

"Sensorer kræver tilhørende elektronik for at kommunikere med os, og denne elektronik spreder varme, hvilket forårsager en brændende effekt i hjernen, som permanent kan beskadige væv, "forklarer Muhammad Hussain." Udfordringen er at holde elektronikken væk fra hjernen. "

Arbejde inden for disse parametre, de fremstillede en sensor fremstillet af guldelektroder indkapslet i en polymercoating med deres forbindelser orienteret lodret, og, ved at placere stikene oven på sensoren og lade dem passere gennem polymerunderstøttelsen, et integreret kredsløb (IC) kunne tilsluttes bagsiden af ​​enheden, isolere den fra hjernens overflade og forhindre hotspots.

Det intrakranielle rum i hjernen præsenterer et område på kun 64 cm2 til kortlægning af mere end 80 milliarder neuroner, så det er ikke kun mere sikkert at forhindre elektronikken i at komme i kontakt med hjernen, det maksimerer også antallet af neuroner, der kan overvåges af sensorarrayet.

"Sensoren er i kontakt med hjernens bløde væv, hvor det indsamler aktivitetsdata, og IC er placeret ovenpå, med et blødt isolerende polymert materiale, der adskiller dem, gør det muligt at kortlægge et større område og reducere varmeeffekten, "siger Hussain.

Ved at bruge state-of-the-art teknologi, bruges til fremstilling af integrerede kredsløb, forskerne har udviklet en metode, der kan føre til masseproducerede sensorer, der er sikrere, har forbedrede kortlægningsmuligheder, og er også robuste nok til langvarig funktionalitet.

"Vi samarbejder i øjeblikket med Harvard-MIT Medical Institute om at bruge teknikken til at forbedre effektiviteten af ​​kortlægningsinterfacesystemet, "siger Hussain.