Niet langer alleen fantastisch voer voor sci-fi liefhebbers, cyborg-technologie brengt ons tastbare vooruitgang in de richting van een echte elektronische huid, protheses en ultraflexibele circuits. Nu dit mens-machine-concept naar een ongekend niveau tillen, baanbrekende wetenschappers werken aan het naadloze huwelijk tussen elektronica en hersensignalering met het potentieel om ons begrip van hoe het brein werkt te transformeren - en hoe de meest verwoestende ziekten ervan kunnen worden behandeld.

Hun presentatie vindt plaats op de 248e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS), 's werelds grootste wetenschappelijke vereniging.

"Door te focussen op de nano-elektronische verbindingen tussen cellen, we kunnen dingen doen die niemand eerder heeft gedaan, " zegt Charles M. Lieber, doctoraat "We gaan echt een nieuw formaatregime in, niet alleen voor het apparaat dat cellulaire activiteit registreert of stimuleert, maar ook voor het hele circuit. We kunnen het er echt slim uit laten zien en gedragen, zacht biologisch materiaal, en integreer het met cellen en cellulaire netwerken op het niveau van het hele weefsel. Dit zou in de toekomst veel ernstige gezondheidsproblemen bij neurodegeneratieve ziekten kunnen voorkomen."

Deze aandoeningen, zoals Parkinson, waarbij defecte zenuwcellen betrokken zijn, kan leiden tot problemen met de meest alledaagse en essentiële bewegingen die de meesten van ons als vanzelfsprekend beschouwen:lopen, praten, eten en slikken.

Wetenschappers werken verwoed om neurologische aandoeningen tot op de bodem uit te zoeken. Maar ze hebben betrekking op het meest complexe orgaan van het lichaam - de hersenen - dat grotendeels ontoegankelijk is voor gedetailleerde, realtime controle. Dit onvermogen om te zien wat er gebeurt in het commandocentrum van het lichaam belemmert de ontwikkeling van effectieve behandelingen voor ziekten die daaruit voortkomen.

Door gebruik te maken van nano-elektronica, het zou voor wetenschappers mogelijk kunnen worden om voor het eerst in cellen te kijken, zie in realtime wat er mis gaat en zet ze idealiter weer op een functioneel pad.

De afgelopen jaren, Lieber heeft gewerkt om de cyborgwetenschap drastisch te verkleinen tot een niveau dat duizenden keren kleiner en flexibeler is dan andere bio-elektronische onderzoeksinspanningen. Zijn team heeft ultradunne nanodraden gemaakt die kunnen volgen en beïnvloeden wat er in cellen gebeurt. Met behulp van deze draden, ze hebben ultraflexibel gebouwd, 3-D mesh-steiger met honderden adresseerbare elektronische eenheden, en ze hebben er levend weefsel op gekweekt. Ze hebben ook de kleinste elektronische sonde ooit ontwikkeld die zelfs de snelste signalering tussen cellen kan opnemen.

Rapid-fire celsignalering regelt alle bewegingen van het lichaam, inclusief ademen en slikken, die worden aangetast bij sommige neurodegeneratieve ziekten. En het is op dit niveau waar de belofte van Liebers meest recente werk in beeld komt.

In een van de laatste aanwijzingen van het lab, Het team van Lieber zoekt uit hoe ze hun kleine, ultraflexibele elektronica in de hersenen en laat ze volledig geïntegreerd worden met het bestaande biologische web van neuronen. Ze bevinden zich momenteel in de beginfase van het project en werken met rattenmodellen.

"Het is moeilijk te zeggen waar dit werk ons ​​zal brengen, "zegt hij. "Maar uiteindelijk, Ik geloof dat onze unieke aanpak ons ​​op een pad zal brengen om iets echt revolutionairs te doen."