Met toenemende wetenschappelijke en medische belangstelling voor communicatie met het zenuwstelsel, vraag groeit naar biomedische apparaten die het zenuwstelsel beter kunnen registreren en stimuleren, evenals het afleveren van medicijnen en biomoleculen in nauwkeurige doseringen.

Onderzoekers van de Universiteit van Houston en de Pennsylvania State University hebben een nieuwe fabricagetechniek gerapporteerd voor biocompatibele neurale apparaten die een nauwkeurigere afstemming van de elektrische prestaties van neurale sondes mogelijk maken. samen met verbeterde eigenschappen voor medicijnafgifte.

"Voor jaren, wetenschappers hebben geprobeerd om te interageren met het zenuwstelsel, om de ziekte van Parkinson te diagnosticeren, epilepsie, multiple sclerose, hersentumoren en andere neurale aandoeningen en ziekten eerder, " zei Mohammad Reza Abidian, universitair hoofddocent biomedische technologie aan de UH en hoofdauteur van een paper waarin de fabricagetechniek in het tijdschrift wordt beschreven Geavanceerde materialen . "In ons laboratorium creëren we micro- en nano-apparaten om met neuronen te communiceren."

Abidian zei dat de nieuwe fabricagemethode onderzoekers in staat stelt om de oppervlaktemorfologie van geleidende polymeermicrocups nauwkeurig te controleren, Prestaties verbeteren. Ze gebruikten elektrojetting- en elektrodepositiemethoden voor het vervaardigen van geleidende polymere microcups op het oppervlak van bio-elektronica.

"We ontdekten dat door de hoeveelheid elektrische stroom en de afzettingstijd van deze geleidende polymeren te variëren, we kunnen de grootte veranderen, dikte en ruwheid, die verband houdt met de elektrische eigenschappen van het polymeer, " zei hij. "We laten zien dat het geleiden van polymeermicrocups de elektrische prestaties van de bio-elektroden aanzienlijk kan verbeteren."

Typische polymeren worden vaak gebruikt als isolatiemateriaal omdat ze over het algemeen geen elektriciteit geleiden. De ontdekking van elektronisch geleidende polymeren in de jaren 70 werd in 2000 bekroond met de Nobelprijs voor scheikunde.

"De primaire vereiste van neurale apparaten is om elektroden met een hoge dichtheid te leveren die biologisch compatibel zijn met neuraal weefsel, biologische signalen efficiënt omzetten in elektronische signalen, en blijven gedurende lange tijd functioneel, ’ schreven de onderzoekers.

Maar de huidige technologie vertrouwt nog steeds op metalen materialen, die zeer geleidend zijn maar onverenigbaar zijn met neuraal weefsel. De vereiste miniaturisatie van de apparaten beperkt ook de elektrische prestaties, zei Abidian.

Geleidende polymeren, in tegenstelling tot, biologisch weefsel op vier manieren beter na te bootsen:hun zachte mechanische eigenschappen simuleren die van biologische structuren; hun gemengde elektronische/ionische geleidbaarheid bevordert een efficiënte signaaltransductie; hun transparantie maakt het gelijktijdig gebruik van optische analysetechnieken mogelijk; en hun gemakkelijke functionalisering met biomoleculen helpt bij het afstemmen van biologische reacties.

De nieuwe fabricagemethode omvat het elektrosprayen van monodisperse polymicrosferen op gouden substraten, gevolgd door een elektrochemisch polymerisatieproces. Vervolgens controleren de onderzoekers het aangelegde elektrische veld voor de fabricage van geleidende polymere microcups, Abidian zei, waardoor ze op hun beurt de oppervlaktemorfologie konden beheersen.