Ny selvsamlingsmetode skaber bioelektronik ud af mikroskopiske strukturer

samler blødt, formbare levende celler med hårde, ufleksibel elektronik kan være en vanskelig opgave. UChicago-forskere har udviklet en ny metode til at imødegå denne udfordring ved at bruge mikroskopiske strukturer til at opbygge bioelektronik i stedet for at skabe dem oppefra og ned - at skabe et produkt, der kan tilpasses meget.

Forskere er meget interesserede i at skabe elektronik, der kan interface problemfrit med biologiske væv; disse kunne bruges som redskaber til at undersøge, hvordan celler og væv fungerer, eller som medicinsk udstyr – såsom vævsstimuleringer til behandling af Parkinsons sygdom eller hjerteproblemer.

Typisk, sådan bioelektronik skabes gennem en "top-down" tilgang, med elektronikken allerede sat sammen og gjort mindre for at passe med det biologiske system. Men i en ny undersøgelse offentliggjort i Natur nanoteknologi , Assoc. Prof. Bozhi Tian og hans team bruger en anden metode. Forskerne tog en "bottom-up" tilgang, hvor små byggesten kaldet miceller samles for at danne kulstofbaseret bioelektronik.

Miceller er en samling af molekyler, der kan danne en sfærisk struktur på grund af interaktioner med vand. Disse unikke strukturer spiller en integreret rolle i mange vigtige biologiske og kemiske processer, såsom hvordan rengøringsmidler fjerner olier, eller hvordan kroppen behandler bestemte fedtstoffer.

De små miceller samles for at danne meget tynde plader, der er nanoporøse - dækket af ekstremt små huller - hvilket giver mulighed for meget mere fleksibilitet. Disse porer øger overfladearealet, giver mere kontakt og en bedre grænseflade. Porerne forbedrer også fleksibiliteten af ​​den bioelektroniske enhed, hvilket er vigtigt, fordi det bioelektroniske skal kunne passe godt til den bløde biologiske membran. For at forstå dette, forestil dig formbarheden af ​​et stykke kage med dets mange luftlommer, kontra en tæt brownie.

"Dette er det allerførste forskningspapir, der bruger micelle-drevet mikroskopisk selvsamling til bioelektronik, " sagde Aleksander Prominski, en kandidatstuderende i kemi og med-førsteforfatter af papiret. "Det tyder også på, at vi bør lede efter flere principper fra andre områder, såsom energilagring, at konstruere biogrænseflader."

Et andet positivt ved denne tilgang er alsidigheden i at bygge enheden. At skabe bioelektronikken er så simpelt som at udskifte byggestenene.

"Vores porøse kulstofmembraner er i stand til biofysisk sansning og stimulering, " sagde Lingyuan Meng, en kandidatstuderende fra Pritzker School of Molecular Engineering og med-førsteforfatter på papiret. "Denne teknologi kan også finde kliniske anvendelser til at håndtere tilstande som epilepsi eller Parkinsons."