Ogljikovih vlaken iz nanocevk lahko ustvarite odlične odnose z možgani

Ogljikove nanocevke vlaken, izumil na univerzi Rice, lahko zagotovi odličen način izmenjave informacij v možgane.

Vlakna so bili boljši za globoke možganske stimulacije in zaznavanje signalov iz centralnega živčnega sistema, kot kovinskima elektrodama. Zaradi možnosti dvostranske izmenjave signalov, njihova uporaba je zelo obetaven za zdravljenje bolnikov z nevrološkimi boleznimi, za spremljanje odziva živčnih celic, ki nadzorujejo gibanje, razpoloženje in druge telesne funkcije, v realnem času.

Novi poskusi, po mnenju raziskovalcev je pokazala, da so biokompatibilnih vlakna idealni kandidati za razvoj majhnih in varnih elektrodami, ki sodelujejo z nevronski sistem v možganih. Jih je mogoče nadomestiti z večjimi elektrodami trenutno uporabljajo v napravah za globoko stimulacijo možganov pri zdravljenju bolnikov s Parkinsonovo boleznijo.

Raziskovalci verjamejo, da se vlakna iz nanocevk lahko uporablja v naprednih tehnologij za okrevanje senzoričnih in motoričnih funkcij, ki ustvarja možgani-računalnik vmesnik, kot tudi za globoko stimulacijo možganov pri drugih boleznih, vključno z distonijo ali depresije.

Članek na to temo se je pojavila na spletni strani Journal of American Chemical Society ACS Nano v marcu 2015.

Vlakna z Rice University v laboratoriju kemijski inženir Matteo Pasquali, sestavljen iz svežnjev dolgo nanotrubochek. Oni so bili prvotno namenjeni za uporabo v letalski industriji, kjer so moč, teža in prevodnost bistvenega pomena.

Posamezne nanocevke imajo premer le nekaj nanometrov. Ko se nekaj milijonov teh cevi povezani, so postali nitaste premer vlaken približno 1/4 od človeškega lasu.

"Ustvarili smo ta vlakna visoke trdnosti materialov z visoko električno prevodnost, - pravi Pasquali. - Ko so bili v naših rokah, smo ugotovili, da so vlakna nepričakovano svoystvo- so bili zelo mehke, skoraj kot svila. Edinstvena kombinacija moči, prevodnosti in mehkobe, ki ta vlakna idealna izbira za interakcijo z tkiva človeškega telesa, ki ima električno funkcijo. "

"Možgani ima doslednost mehka in slabo komunicira z togih kovinskih elektrod, - pravi KalebKemer, izredni profesor RiceUniversity, izvajanje poskusov v živalskih modelih Parkinsonove bolezni. - Sanje so elektrode z istim konsistence, zato smo zelo besed izum upogljivega ogljikovih vlaken iz nanocevk in njihove dolgoročne biokompatibilnosti ".

Poskusi na živih celic, nato pa podganah z simptomov Parkinsonove bolezni, ki traja več tednov, je pokazala, da imajo vlakna primerljive stabilnosti in učinkovitosti komercialnemu platinastih elektrod na manjše velikosti. Mehki vlakna povzročili blago vnetje, ki je pomagala ohranjati močne električne povezave z nevroni, ki preprečuje razvoj odzivov telesa na telo tretje osebe (brazgotinjenje, enkapsulacijo).

Caleb Kemer tudi kaže, da je visoka prevodnost ogljikovih vlaken spremlja tudi manjše odpornosti in višje kakovosti električnimi priključki kot v večini sodobnih kovinskih elektrod. To omogoča, da se doseže boljši stik z uporabo nižje napetosti signala za dolgo časa.

Upravljanje konica gole vlakna ima velikost kot nevronu. Preostali del prekrit s prožno biokompatibilen debelino polimerne plasti 3 mikronov z odličnimi izolacijskimi lastnostmi.

Glavni cilj je, da se konice vlaken. "V bistvu je zelo preprosto izvajati, vedoč strukturo možganov. Med postopkom so elektrode nežno postavi na pravo mesto ", - je rekel KalebKemere metode preučevanje povezave signala sistem za obdelavo in kognitivne možganske centre in spominske centre.

Zdravniki vsadili napravo za globoko stimulacijo možganov, začne z registracijo sonde, lahko "poslušati", da nevronov, ki oddajajo določene signale, odvisno od njihove funkcije. Ko kirurg ugotovi želenem položaju, se sonda odstranimo in previdno vsaditi stimulacijsko elektrodo. Ogljikovih vlaken, ki omogoča pošiljanje in prejemanje signalov, da lahko poenostavitev postopka implantacije.

Ta vlakna lahko privede do bolnikom s Parkinsonovo boleznijo in drugimi bolnikih naprav samostojno zdravljenja. Sodobne naprave so sestavljene iz vsadka, ki pošilja električne signale v možgane ustaviti tresenje s temi bolniki utrpeli.

"Ampak naša tehnologija ima sposobnost za snemanje signalov med stimulacijo - pravi FlaviaVitale, Pascal laboratorijsko osebje stopinj v kemiji in biomedicinske tehnike. - Sodobni elektrode lahko stimulira le tkiva. So preveliki, da bi odkrili morebitno porast dejavnosti, zato so te naprave pošiljajo neprekinjene impulze glede na odziv možganov na njih. "

KalebKemere izum predvideva zaprte sisteme, ki lahko bere živčne signale in prilagojene stimulirajoči terapijo v realnem času. On pričakuje, da se ustanovi majhno implantiruemogoustroystva z velikim številom elektrod, ki omogočajo stimulacija za nadzor in spremljanje vsakega bolnika posebej.

"Zanimivo je, da je prevodnost - ni najbolj pomembna lastnost od nanocevk vlaken, - pravi Matteo Pasquali. - So votle notranjosti in imajo izjemno stabilnost. Ti dve lastnosti - velika prednost več vlaken kovinske elektrode za zaznavanje elektrokemičnih signalov in ohraniti učinkovitost v daljšem časovnem obdobju. "

Video v angleškem jeziku.