Grafen og guld gør en bedre hjernesonde

Et hold fra Korea skabte mere fleksible neurale elektroder, der minimerer vævsskader og stadig sender klare hjernesignaler.

Elektroder placeret i hjernen registrerer neural aktivitet, og kan hjælpe med at behandle neurale sygdomme som Parkinsons og epilepsi. Interessen vokser også for at udvikle bedre hjerne-maskine-grænseflader, hvor elektroder kan hjælpe med at kontrollere protetiske lemmer. Fremskridt på disse områder hindres af begrænsninger i elektroder, som er relativt stive og kan beskadige blødt hjernevæv.

Designer mindre, blidere elektroder, der stadig opfanger hjernesignaler, er en udfordring, fordi hjernens signaler er så svage. Typisk, jo mindre elektrode, jo sværere er det at registrere et signal. Imidlertid, et hold fra Daegu Gyeongbuk Institute of Science &Technology i Korea udviklede nye sonder, der er små, fleksibel og aflæs hjernesignaler tydeligt.

Sonden består af en elektrode, som optager hjernens signal. Signalet bevæger sig ned ad en forbindelseslinje til et stik, som overfører signalet til maskiner, der måler og analyserer signalerne.

Elektroden starter med en tynd guldbund. Fastgjort til basen er bittesmå zinkoxid nanotråde, som er belagt med et tyndt lag guld, og derefter et lag ledende polymer kaldet PEDOT. Disse kombinerede materialer øger sondens effektive overfladeareal, ledende egenskaber, og elektrodens styrke, samtidig med at fleksibilitet og kompatibilitet med blødt væv bevares.

Pakker flere lange, tynde nanotråde sammen på én sonde gør det muligt for forskerne at lave en mindre elektrode, der bevarer det samme effektive overfladeareal af en større, flad elektrode. Det betyder, at elektroden kan krympe, men ikke reducere signaldetektion. Sammenkoblingslinjen er lavet af en blanding af grafen og guld. Grafen er fleksibelt og guld er en fremragende leder. Forskerne testede sonden og fandt ud af, at den læste rottehjernesignaler meget tydeligt, meget bedre end en standard lejlighed, guld elektrode.

"Vores grafen- og nanotrådsbaserede fleksible elektrodearray kan være nyttige til at overvåge og registrere nervesystemets funktioner, eller at levere elektriske signaler til hjernen, " konkluderer forskerne i deres papir for nylig offentliggjort i tidsskriftet ACS anvendte materialer og grænseflader .

Sonden kræver yderligere kliniske test før udbredt kommercialisering. Forskerne er også interesserede i at udvikle en trådløs version for at gøre den mere bekvem til en række forskellige applikationer.