At tale med neuroner:Nye nanostrukturerede neurale elektroder

At kende tilstanden af ​​pattedyrceller, især neurale celler, afhænger af fremskridt inden for nanoteknologibaserede grænseflader. Nanoteknologi giver nye tekniske muligheder for at optrevle nervesystemets forbindelsesruter ved at tilføje funktioner i nanoskala for en mere intim grænseflade med neuroner. I denne forbindelse ikke-invasive mikroelektroder med forbedret design og lav impedans er meget ønskede. Hidtil er der blevet foreslået fleksible elektroder, men kun få kombinerer fleksibilitet med både nanostruktur og lav impedans.

Et team af forskere koordineret fra instituttet IMDEA Nanociencia har designet fleksible tynde metalelektroder med nanotopografi, der kunne være en løsning. Den foreslåede elektrodeoverflade er nanostruktureret af arrays af lodrette metalliske nanotråde for at forbedre ydeevnen ved at reducere impedansen og mere intimt forbinde individuelle neuroner i forhold til konventionelle flade elektroder. Disse elektroder kan nemt integreres over overfladen af ​​allerede eksisterende neurale grænseflader til kronisk implantation, minimere risikoen for fremmedlegemereaktioner og langvarig glialindkapsling, og dermed forlænge levetiden af ​​medicinske implantater.

Elektroderne kunne finde anvendelse i teknologier til neurodegenerative sygdomme. De fleste neurale sygdomme er kroniske eller degenerative og producerer meget vigtige kognitive og motoriske handicap. Elektroder med særlige karakteristika er nødvendige for at studere det neurale system og interagere med det, i søgen efter viden og terapier. Lucas Pérez, medforfatter til publikationen og forsker ved IMDEA Nanociencia siger:"Det, vi har udviklet, er en ny tilgang til at fremstille nanostrukturerede elektroder, let at fremstille og integrere, der kombinerer alle de forventede egenskaber for neurale elektroder:fleksible, robust, med lav impedans og reduceret invasivitet." María Concepción Serrano, medforfatter og forsker ved ICMM-CSIC tilføjer:"Med en designet arkitektur med dimensioner tættere på cellekomponenternes dimensioner, disse elektroder viser gode reaktioner fra neurale celler, herunder anvendelse af elektrisk stimulation, åbning af vejen til eventuelle terapeutiske anvendelser til neuralvævsstimulering og/eller regenerering."

Neurale sygdomme såsom rygmarvsskade ville være et klart mål for den terapeutiske anvendelse af disse elektroder. "Vi har brug for en bedre forståelse af vores neurale system; vi har brug for værktøjer til at interagere - at tale - med neuronerne, og det er det, vi leder efter. På kort sigt, vi tror på, at vi kan forbedre ydeevnen af ​​de elektroder, der i øjeblikket bruges i neurologi. I fremtiden – lad os drømme – vil vi gerne udvikle en bypass for rygmarvsskader, " siger Dr. Pérez. Forbedring af effektiviteten og biokompatibiliteten af ​​elektroderne vil lette og udvide deres anvendelse til behandling af neurale sygdomme og til udvikling af hjerne-maskine-grænseflader.