Met behulp van een opeenvolging van biologische mechanismen, Onderzoekers van Sandia National Laboratories hebben verbindingen gemaakt van polymeer nanobuisjes die lijken op de structuur van een zenuw, met veel uitwaartse filamenten klaar om elektrische impulsen te verzamelen of te verzenden.

"Dit is de eerste demonstratie van natuurlijk voorkomende eiwitten die chemisch gecreëerde polymeren assembleren tot complexe structuren die moderne machines niet kunnen dupliceren, ", zei Sandia National Laboratories-onderzoeker George Bachand.

Sandia-medeonderzoeker Wally Paxton zei:"Dit is fundamentele wetenschap, maar een mogelijkheid die we zien, een eind op de weg, is om zachte kunstmatige structuren zoals deze te gebruiken om pijnloos in contact te komen met de zenuwstructuren van het lichaam."

Momenteel, stijve elektroden die ontstekingen veroorzaken, worden gebruikt om zenuwweefsel binnen te dringen in een poging om te communiceren met een kunstledemaat, hij legde uit. In plaats daarvan, in een toekomstige toepassing, het polymeernetwerk kan worden gebruikt om de zenuw uit te breiden, het verstrekken van een zachtere prothetische interface.

Eiwitten zoals de betoverde bezems van Disney

Creatie van de neurale structuur, onhaalbaar door normale fabricagetechnieken, begint met het veranderen van het gedrag van kinesine-motoreiwitten - biologische machines die in elke menselijke cel worden aangetroffen. Deze kleine motoren transporteren normaal materiaal van het ene deel van een cel naar het andere, dragen ze op wat, in videografieken, wordt afgebeeld als een verticaal lichaam met twee benen. Deze stappen langs eiwitmicrotubuli die de celstructuur vormen. De doelgerichtheid van de motoren lijkt op die van de betoverde bezems in Disney's Fantasia, meedogenloos emmers water de kasteeltrappen op dragen.

De machinerie van de natuur op zijn kop zetten, de onderzoekers gebruikten bekende technieken om de "schouders" van kinesinemotoren op een glazen substraat te lijmen. Dit voorkomt dat hun lichaam reist, maar hun "benen" boven hen zetten hun krachtige bewegingen voort. Deze passeren microtubuli erboven, als een publiek crowdsurfende entertainers op opgeheven handen.

In de volgende laboratoriumstap, deze reizende eiwitmicrotubuli, micron lang, relatief grote polymeerbollen tegenkomen, tientallen micron in diameter, door de onderzoekers geplaatst.

"Op dat punt, we hebben structuren die werk willen doen - de door kinesine aangedreven microtubuli - en iets waar ze aan willen werken - de bollen, ' zei Paxton.

De microtubuli, vooraf gecoat met een kleverige substantie, knijp polymeer nanobuisjes uit de bol die langer worden naarmate de kinesinemotoren voortbewegen. Het proces lijkt op vezelige strengen kaas die langer worden als een stuk pizza uit een pan wordt verwijderd, zei Paxton.

Naarmate de nanobuisjes langer worden en verknopen, ze vormen structuren die complex genoeg zijn om te doen denken aan de lichten van een stad die 's nachts vanuit een vliegtuig op grote hoogte wordt gezien. De netwerken variëren van honderden micrometers tot tientallen millimeters in totale grootte en zijn samengesteld uit buizen met een diameter van 30 tot 50 nanometer.

"Eén doel van ons werk is het maken van een kunstmatige, sterk vertakte neurale structuur, "zei Bachand. "De volgende stap is, kunnen we ze met elkaar verbinden? Het antwoord is, de motoren zouden het van nature moeten doen. En twee van dergelijke netwerken, samengevoegd, zelfgenezing ingebouwd zou hebben. De motoren stoppen nooit met draaien totdat de brandstof op is. Een neurale tak breekt, en dan kan een motor op dat gebied inwerken om een ​​nieuwe tak te produceren."

Het inbrengen van quantum dots bleek ook stabiel, wat betekent dat licht kan worden gebruikt om informatie door de structuur te vervoeren, evenals elektriciteit.

In april verscheen een paper in het tijdschrift nanoschaal .