Karbonskih vlakana od nanocijevi vam omogućuju da stvorite odličan odnos sa mozgom

Carbon fiber, izumio na Rice University, može pružiti odličan način razmjene informacija do mozga.

Vlakna su bili bolji za duboku stimulaciju mozga i očitavanje signala iz centralnog nervnog sistema od metalnih elektroda. Zbog mogućnosti bilateralne razmjene signala, njihova upotreba je vrlo obećavajući za liječenje bolesnika s neurološkim bolestima, za praćenje odgovor nervnih ćelija koje kontrolišu kretanje, raspoloženje i druge tjelesne funkcije, u realnom vremenu.

Nove eksperimente, kažu istraživači pokazali da su biokompatibilnih vlakna su idealni kandidati za razvoj malih, sigurno elektrode koje su u interakciji sa nervnog sistema mozga. Oni bi mogli biti zamijenjen veći elektrode se trenutno koriste u uređajima za duboko stimulacija mozga u liječenju pacijenata sa Parkinsonovom bolešću.

Istraživači vjeruju da je vlakna nanocevi se mogu koristiti u napredne tehnologije za oporavak senzorne i motorne funkcije, stvarajući mozak-računalo sučelje, kao i za duboko stimulacija mozga u drugim bolestima, uključujući i distonija ili depresije.

Članak o ovoj temi se pojavila na sajtu časopisu American Chemical Society ACS Nano mart 2015.

Vlakana Rice Univerziteta u laboratoriji kemijskih inženjera Matteo Pasquali, sastoji se od snopova dugih nanotrubochek. Oni su izvorno namijenjeni za upotrebu u avio industriji, gdje snage, težine i provodljivost su najvažniji.

Individualni nanocevi imaju promjer od samo nekoliko nanometara. Kada su povezani nekoliko miliona ovih cijevi, oni postaju vlaknaste promjer vlakna od oko 1/4 od ljudske kose.

"Mi smo stvorili ovih vlakana materijala visoke čvrstoće s visoka električna vodljivost, - kaže Pasquali. - Kad su bili u našim rukama, shvatili smo da su vlakna imao neočekivanu svoystvo- da su veoma mekana, gotovo kao svila. Jedinstvenu kombinaciju snage, provodljivost, i mekoću napravila ove vlakana idealan izbor za interakciju sa tkivima ljudskog tijela, koja ima električnu funkciju. "

"Mozak ima konzistenciju mekih i slabo komunicira sa krute metalne elektrode, - kaže KalebKemer, profesor RiceUniversity, izvođenje eksperimenata u životinjskim modelima Parkinsonove bolesti. - Snovi su elektrode sa istim dosljednost, tako da smo vrlo sretni izum fleksibilnih karbonskih vlakana od nanocijevi i njihove dugoročne biokompatibilnosti ".

Eksperimente na žive ćelije, a zatim i štakora sa simptomima Parkinsonove bolesti, u trajanju od nekoliko tjedana, pokazali su da vlakna uporedive stabilnost i efikasnost u komercijalne platine elektrode na njihove manje veličine. Meka vlakna izazvao blage upale, što je pomoglo održavanje snažne električne veze s neuronima, sprečava razvoj odgovora organizma na treće strane tijela (ožiljci, inkapsulacija).

Caleb Kemer također ukazuje na to da visoke vodljivosti od karbonskih vlakana je praćeno manji otpor i kvalitetnije električne veze nego u većini modernih metalnih elektroda. Zbog toga je moguće da se postigne bolji kontakt pomoću niže naponski signal za dugo vremena.

Operativni vrh golih vlakana je veličine kao neurona. Preostali dio je prekriven fleksibilnim biokompatibilni debljina polimer sloj od 3 mikrona sa odličnim izolacijska svojstva.

Glavni cilj je da stavite vrh vlakana. "U stvari, to je vrlo jednostavna za implementaciju, znajući strukturu mozga. U toku postupka, elektrode su pažljivo postavljeni na pravom mjestu ", - rekao je on KalebKemere metoda proučavanja povezivanja signala sistem za obradu i kognitivnih moždanih centara i memorije centrima.

Doktori implantirani uređaj za duboko stimulacija mozga, počnite sa registracijom sonde, u stanju da "slušati" na neuroni koji emituju specifične signale, ovisno o njihovoj funkciji. Kada je hirurg pronalazi željenu poziciju, sonda se uklanja i pažljivo implantira stimulaciju elektrode. Karbonskih vlakana, koji se šalju i primaju signale koji mogu pojednostaviti proceduru implantacije.

Ova vlakna mogu dovesti do pacijenta sa Parkinsonove bolesti i drugih pacijenata uređaja samoliječenje. Moderni uređaji se sastoje od implantata koji šalje električne signale u mozak da se zaustavi drhtanje koje trpe ovih pacijenata.

"Ali, naša tehnologija ima mogućnost snimanja signala za vrijeme stimulacije - kaže FlaviaVitale, Pascal laboratorijskog osoblja sa diplomama u hemije i biomedicinskog inženjerstva. - Moderni elektrode može stimulirati samo tkivo. Oni su prevelike da otkrije bilo skoka aktivnosti, tako da se ovi uređaji šalju kontinuirano impulse bez obzira na reakcije mozga na njih. "

KalebKemere izum predviđa zatvorene sisteme koji mogu čitati neuronske signale i prilagoditi stimulativne terapije u realnom vremenu. On očekuje da osnuje mali implantiruemogoustroystva sa velikim brojem elektroda koje omogućuju stimulaciju za kontrolu i praćenje svakog pacijenta pojedinačno.

"Zanimljivo je da je provodljivost - nije najvažnija imovina nanocevi vlakana, - kaže Mateo Pasquali. - Oni su šuplje unutra i imaju ekstremne stabilnost. Ova dva svojstva - velika prednost u odnosu na vlakna metalne elektrode za opažanje elektrokemijske signale i održava efikasnost u dužem vremenskom periodu ".

Video na engleskom jeziku.