Въглеродни влакна от нанотръби ви позволи да се създаде отлични отношения с мозъка

Въглеродна нанотръба фибри, изобретен в Университета Райс, може да осигури отличен начин обмен на информация към мозъка.

Влакна са по-добри за дълбока мозъчна стимулация и сензорни сигнали от централната нервна система от метални електроди. Поради възможността за двустранен обмен на сигнали, тяхното използване е много обещаващо за лечение на пациенти с неврологични заболявания, за наблюдение на реакцията на нервните клетки, които контролират движението, настроението и други телесни функции в реално време.

Нови експерименти, според изследователите показват, че биосъвместими влакната са идеални кандидати за развитието на малки, безопасни електроди, които взаимодействат с нервната система на мозъка. Те могат да се заменят с по-големи електроди, използвани понастоящем в устройства за дълбока стимулация на мозъка при лечението на пациенти с болестта на Паркинсон.

Изследователите смятат, че влакната на нанотръбичките могат да бъдат използвани в съвременни технологии за възстановяване на сетивни и двигателни функции, създаване на мозъка-компютърен интерфейс, както и за дълбока мозъчна стимулация при други заболявания, включително дистония или депресия.

Една статия на тази тема се появи на сайта на списанието на Американското химично общество ACS Nano на март 2015.

Влакна от ориз университет в лабораторията на химически инженер Matteo Pasquali, се състоят от пакети от дълго nanotrubochek. Те първоначално са били предназначени за използване в космическата индустрия, където сила, тегло и проводимостта са от първостепенно значение.

Индивидуални нанотръби имат диаметър само няколко нанометра. Когато няколко милиона от тези тръби са свързани, те стават филаментозен диаметър на влакното от около 1/4 от човешки косъм.

"Създадохме тези влакна с висока якост материали с висока електропроводимост, - казва Pasquali. - Когато те са в нашите ръце, ние осъзнахме, че влакната са имали неочаквана svoystvo- те са много меки, почти като коприна. Уникалната комбинация от сила, проводимост, и мекота прави тези влакна идеален избор да взаимодействат с тъкани на човешкото тяло, като електрически функция. "

"Мозъкът има последователността на мека и слабо взаимодейства с твърди метални електроди, - казва KalebKemer, професор RiceUniversity, провеждат експерименти в животински модели на болестта на Паркинсон. - Сънищата са електродите със същата последователност, така че ние сме много щастливи изобретение от гъвкав въглеродни влакна от нанотръби и тяхното дългосрочно биосъвместимост ".

Експерименти на живи клетки, а след това на плъховете с симптомите на болестта на Паркинсон, в продължение на няколко седмици, показват, че влакната на сравнима стабилност и ефикасност на търговските платинови електроди в малък техния размер. Меки влакна, причинени леко възпаление, което помага поддържа силен електрически връзки с невроните, предотвратяване на развитието на отговор на организма към трета страна на тялото (белези, капсулиране).

Калеб Кемер също показва, че високата проводимост на въглеродните нишки да се придружава от по-ниска устойчивост и по-високо качество електрически връзки, отколкото в повечето съвременни метални електроди. Това дава възможност за постигане на по-добър контакт с помощта на по-ниско напрежение на сигнала за дълго време.

Работна върха на голата влакното е с размер като неврон. Останалата част е покрита с гъвкав биосъвместим полимерен слой дебелина 3 микрона с отлични изолационни свойства.

Основната цел е да се поставят на върха на влакното. "Всъщност това е доста лесно да се осъществи, като знаем структурата на мозъка. По време на процедурата, електроди са деликатно поставен на правилното място ", - каза той KalebKemere методи изучаване на връзката сигнализират система за обработка и когнитивни мозъчни центрове и центрове за памет.

Лекарите имплантирани устройство за дълбока мозъчна стимулация, започват с регистрацията на сондата, способни да "слуша" на невроните, които отделят конкретни сигнали, в зависимост от тяхната функция. Когато хирургът установи желаното положение, пробата се отделя и внимателно се имплантира стимулиране електрод. Въглеродни влакна, които могат да изпращат и получават сигнали, които могат да опростят процедурата по имплантиране.

Тези влакна могат да доведат до пациент с болестта на Паркинсон и други пациенти устройства самостоятелно лечение. Съвременните устройства се състоят от имплант, който изпраща електрически сигнали към мозъка да спре тремор, претърпени от тези пациенти.

"Но нашата технология е в състояние да записва сигнали по време на стимулация - казва FlaviaVitale, Pascal лабораторен персонал с дипломи по химия и биомедицинско инженерство. - Съвременни електроди могат да стимулират само тъкан. Те са твърде големи, за да открие всяко скок в активността, така че тези устройства да изпращат непрекъснати импулси, независимо от реакцията на мозъка им. "

KalebKemere изобретение предвижда затворени системи, които могат да четат нервни сигнали и адаптирани стимулиране терапия в реално време. Той очаква да се създаде малък implantiruemogoustroystva с голям брой електроди, които позволяват на стимулация, за да наблюдавате и контролирате всеки отделен пациент.

"Интересно е, че проводимостта - не най-важната собственост на нанотръбички влакна, - казва Матео Pasquali. - Те са куха отвътре и има изключителна стабилност. Тези две свойства - голямо предимство над влакна метални електроди за електрохимични наблюдение сигнали и поддържа ефективността в продължение на дълъг период от време ".

Видео на английски език.