Fibra de carbon din nanotuburi vă permit să creați o relație excelentă cu creierul

Fibra de carbon nanotub, inventat la Universitatea Rice, poate oferi schimb excelent mod de informații către creier.

Fibers au fost mai bune pentru semnale profunde de stimulare a creierului și de detecție a sistemului nervos central decât electrozii metalici. Din cauza posibilității de schimb bilaterale de semnale, utilizarea lor este foarte promițătoare pentru tratamentul pacienților cu boli neurologice, pentru monitorizarea răspunsului celulelor nervoase care controleaza miscarea, starea de spirit și alte funcții ale corpului, în timp real.

Noi experimente, in functie de cercetatorii au demonstrat ca fibrele biocompatibile sunt candidați ideali pentru dezvoltarea de electrozi mici, în condiții de siguranță care interacționează cu sistemul neuronal al creierului. Ele ar putea fi înlocuite cu electrozi mai mari, utilizate în mod curent în dispozitive de stimulare cerebrala profunda in tratamentul pacientilor cu boala Parkinson.

Cercetătorii cred că fibrele de nanotuburi pot fi utilizate în tehnologii avansate pentru recuperarea funcțiilor senzoriale și motorii, creând o interfață creier-calculator, precum și pentru stimularea profundă a creierului în alte boli, inclusiv distonie sau depresie.

Un articol pe această temă a apărut pe site-ul web al revistei de American Chemical Society ACS Nano martie 2015.

Heliu de Universitatea Rice în laboratorul de inginer chimist Matteo Pasquali, format din fascicule de nanotrubochek lungi. Acestea au fost destinate inițial pentru a fi utilizate în industria aerospațială în cazul în care puterea, greutatea și conductivitate sunt de maximă importanță.

nanotuburi individuale au un diametru de doar câteva nanometri. Atunci când câteva milioane din aceste tuburi sunt conectate, ele devin cu diametrul de fibre filamentoși de aproximativ 1/4 dintr-un fir de păr uman.

„Am creat aceste fibre de materiale de înaltă rezistență, cu conductivitate electrică ridicată, - spune Pasquali. - Când au fost în mâinile noastre, ne-am dat seama că fibrele au avut o svoystvo- neașteptată au fost foarte moale, aproape ca de mătase. Combinația unică de rezistență, conductivitate și catifelare a ales aceste fibre ideale pentru a interacționa cu țesuturi ale corpului uman, care are o funcție electrică. "

„Creierul are consistența moale și slab interacționează cu electrozii de metal rigide, - spune KalebKemer, RiceUniversity profesor asociat, conduita experimente pe modele animale ale bolii Parkinson. - Visele sunt electrozii cu aceeași consistență, așa că suntem invenție foarte fericit din fibra de carbon flexibil din nanotuburile și biocompatibilitatea lor pe termen lung ".

Experimentele pe celule vii, apoi sobolani cu simptomele bolii Parkinson, cu durata de câteva săptămâni, a demonstrat că fibrele de stabilitate și eficacitate comparabilă cu electrozii de platină comerciale la dimensiunea lor mai mici. fibre moi cauzate inflamație ușoară, care a contribuit la mentinerea unei conexiuni electrice puternice cu neuronii, prevenirea dezvoltării răspunsurilor organismului la organism terț (cicatrici, încapsulare).

Caleb Kemer, de asemenea, indică faptul că conductivitatea ridicată a fibrelor de carbon este, de asemenea, însoțită de o rezistență mai mică și de calitate superioară conexiuni electrice decât în ​​majoritatea electrozi metalici moderni. Acest lucru face posibil pentru a realiza un contact mai bun, folosind un semnal de tensiune mai mică pentru o lungă perioadă de timp.

vârful de operare al fibrei goale are o dimensiune ca un neuron. Partea rămasă este acoperită cu o grosime a stratului de polimer biocompatibil flexibil de 3 microni cu proprietăți excelente de izolare.

Obiectivul principal este de a plasa vârful fibrei. „De fapt, este destul de simplu să pună în aplicare, cunoscând structura creierului. În timpul procedurii, electrozii sunt plasați delicat în locul potrivit“, - a spus el KalebKemere metode de conectare a studia semnal sistem de procesare și centre cognitive ale creierului si centre de memorie.

Medicii dispozitiv implantat pentru stimulare cerebrala profunda, începe cu înregistrarea sondei, capabil să „asculte“ neuronilor care emit semnale specifice, în funcție de funcția lor. Când chirurgul găsește poziția dorită, sonda este îndepărtată și implantat cu atenție electrod de stimulare. Fibra de carbon, care pot trimite și primi semnale care pot simplifica procedura de implantare.

Aceste fibre pot duce la un pacient cu boala Parkinson și alți pacienți de dispozitive de auto-tratament. Dispozitivele moderne constau dintr-un implant care trimite semnale electrice la creier pentru a opri tremurul suferite de acești pacienți.

„Dar tehnologia noastră are capacitatea de a înregistra semnale în timpul stimulării - spune FlaviaVitale, Pascal personal de laborator cu grade în chimie si inginerie biomedicala. - electrozi moderni pot stimula doar tesut. Ele sunt prea mari pentru a detecta orice creștere a activității, astfel încât aceste dispozitive trimite impulsuri continue, indiferent de reacția creierului la ele. "

KalebKemere invenție prevede sisteme închise care pot citi semnale neuronale și adaptate stimularea terapiei in timp real. El se așteaptă să creeze un mic implantiruemogoustroystva cu un număr mare de electrozi, care permit stimularea pentru a controla și monitoriza fiecare pacient în parte.

„Este interesant faptul că conductivitatea - nu cea mai importantă proprietate a fibrelor nanotub, - spune Matteo Pasquali. - Acestea sunt goale în interior și au o stabilitate extremă. Aceste două proprietăți - un mare avantaj peste electrozi din fibre metalice pentru sesizarea semnalelor electrochimice și să mențină eficiența pe o perioadă lungă de timp ".

Video în engleză.