Sommige mensen worden geboren met gehoorverlies, terwijl anderen het krijgen door ouderdom, infecties of langdurige blootstelling aan lawaai. In veel gevallen zijn de kleine haartjes in het slakkenhuis van het binnenoor die de hersenen in staat stellen elektrische pulsen als geluid te herkennen, beschadigd. Als een stap in de richting van een geavanceerd kunstmatig slakkenhuis, hebben onderzoekers in ACS Nano rapporteren een geleidend membraan, dat geluidsgolven vertaalde in bijpassende elektrische signalen wanneer het in een modeloor werd geïmplanteerd, zonder dat externe voeding nodig was.

Wanneer de haarcellen in het binnenoor niet meer werken, is er geen manier om de schade ongedaan te maken. Momenteel is de behandeling beperkt tot hoortoestellen of cochleaire implantaten. Maar deze apparaten hebben externe stroombronnen nodig en kunnen moeite hebben om spraak correct te versterken, zodat het door de gebruiker wordt begrepen. Een mogelijke oplossing is om gezonde cochleaire haren te simuleren, waarbij ruis wordt omgezet in de elektrische signalen die door de hersenen worden verwerkt als herkenbare geluiden. Om dit te bereiken, hebben eerdere onderzoekers zelfaangedreven piëzo-elektrische materialen geprobeerd, die worden opgeladen wanneer ze worden gecomprimeerd door de druk die gepaard gaat met geluidsgolven, en tribo-elektrische materialen, die wrijving en statische elektriciteit produceren wanneer ze door deze golven worden bewogen. De apparaten zijn echter niet eenvoudig te maken en produceren niet genoeg signaal over de frequenties die betrokken zijn bij menselijke spraak. Dus wilden Yunming Wang en collega's een eenvoudige manier om een ​​materiaal te fabriceren dat zowel compressie als wrijving gebruikte voor een akoestisch sensorapparaat met een hoge efficiëntie en gevoeligheid voor een breed scala aan audiofrequenties

Om een ​​piëzo-tribo-elektrisch materiaal te maken, mengden de onderzoekers bariumtitanaat-nanodeeltjes bedekt met siliciumdioxide tot een geleidend polymeer, dat ze droogden tot een dunne, flexibele film. Vervolgens verwijderden ze de siliciumdioxideschillen met een alkalische oplossing. Deze stap liet een sponsachtig membraan achter met ruimtes rond de nanodeeltjes, waardoor ze kunnen verdringen wanneer ze worden geraakt door geluidsgolven. In tests toonden de onderzoekers aan dat contact tussen de nanodeeltjes en het polymeer de elektrische output van het membraan met 55% verhoogde in vergelijking met het ongerepte polymeer. Toen ze het membraan tussen twee dunne metalen roosters klemden, produceerde het akoestische sensorapparaat een maximaal elektrisch signaal van 170 hertz, een frequentie binnen het bereik van de stemmen van de meeste volwassenen. Ten slotte implanteerden de onderzoekers het apparaat in een modeloor en speelden een muziekbestand af. Ze namen de elektrische output op en zetten deze om in een nieuw audiobestand, dat een sterke gelijkenis vertoonde met de originele versie. De onderzoekers zeggen dat hun zelfaangedreven apparaat gevoelig is voor het brede akoestische bereik dat nodig is om de meeste geluiden en stemmen te horen. + Verder verkennen

Licht gebruiken in plaats van elektriciteit in cochleaire implantaten