Flexibel, goedkope sensortechnologie die leidt tot veiligere en verbeterde diagnoses en behandeling van hersenaandoeningen is ontwikkeld door wetenschappers van de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saoedi-Arabië.

Het in kaart brengen van de elektrische activiteit van de hersenen is van cruciaal belang voor het begrijpen van neurologische aandoeningen, zoals depressie en de ziekte van Alzheimer. Momenteel, arrays met meerdere elektroden, genaamd Michigan of Utah arrays, worden gebruikt om de hersenactiviteit te volgen. Gemaakt van lagen geleidende siliconen naalden, deze stijve apparaten worden door de hoofdhuid ingebracht om het oppervlak van de hersenen te controleren. De naalden kunnen een ontsteking van de weefsels veroorzaken en moeten daarom binnen een jaar worden verwijderd.

Muhammad Hussain en Aftab Hussain van het KAUST Integrated Nanotechnology Laboratory en Integrated Disruptive Electronic Applications Laboratory wilden een zachte en flexibele sensor ontwikkelen die op het oppervlak van de hersenen in de intracraniële ruimte kan worden geplaatst, zorgen voor een beter contact en verminderen het risico op weefselbeschadiging.

"Sensoren hebben bijbehorende elektronica nodig om met ons te communiceren, en deze elektronica voert warmte af, waardoor een brandend effect in de hersenen ontstaat dat weefsels permanent kan beschadigen, " legt Muhammad Hussain uit. "De uitdaging is om de elektronica uit de buurt van de hersenen te houden."

Werkend binnen deze parameters, ze fabriceerden een sensor gemaakt van gouden elektroden ingekapseld in een polymeercoating met hun verbindingen verticaal georiënteerd, en, door de connectoren bovenop de sensor te plaatsen en ze door de polymeerdrager te laten gaan, een geïntegreerde schakeling (IC) kan aan de achterkant van het apparaat worden bevestigd, het isoleren van het hersenoppervlak en het voorkomen van hotspots.

De intracraniale ruimte van de hersenen heeft een oppervlakte van slechts 64 cm2 voor het in kaart brengen van meer dan 80 miljard neuronen, dus niet alleen is het veiliger om te voorkomen dat de elektronica contact maakt met de hersenen, het maximaliseert ook het aantal neuronen dat kan worden gecontroleerd door de sensorarray.

"De sensor staat in contact met de zachte weefsels van de hersenen, waar het activiteitsgegevens verzamelt, en de IC is bovenop geplaatst, met een zacht isolerend polymeer materiaal dat ze scheidt, waardoor een groter gebied in kaart kan worden gebracht en een vermindering van het verwarmingseffect, ' zegt Hussein.

Door gebruik te maken van state-of-the-art technologie, gebruikt voor het vervaardigen van geïntegreerde schakelingen, de onderzoekers hebben een methode ontwikkeld die zou kunnen leiden tot in massa geproduceerde sensoren die veiliger zijn, hebben verbeterde kaartmogelijkheden, en zijn ook robuust genoeg voor langdurige functionaliteit.

"We werken momenteel samen met het Harvard-MIT Medical Institute om de techniek te gebruiken om de efficiëntie van het kaartinterfacesysteem te verbeteren, ' zegt Hussein.