Η τεχνολογία των βιοηλεκτρονικών συσκευών κάνει τεράστια άλματα, και ένα από τα πιο συναρπαστικά νέα επιτεύγματα είναι το NeuroString, ένα βιοηλεκτρονικό νήμα τόσο λεπτό όσο μια ανθρώπινη τρίχα, που μπορεί να παρακολουθεί και να διεγείρει εκατοντάδες έως χιλιάδες ανεξάρτητα βιολογικά σήματα ταυτόχρονα. Η καινοτομία αυτή αναπτύχθηκε από ερευνητές του Stanford και ανοίγει νέες δυνατότητες στην έρευνα, την ιατρική και την ανάπτυξη έξυπνων συσκευών.
Ένα νήμα με απίστευτες δυνατότητες
Το NeuroString έχει διάμετρο μόλις ένα τέταρτο του χιλιοστού, και φιλοξενεί εκατοντάδες έως χιλιάδες ηλεκτρονικά κανάλια που μπορούν να:
-
Ανιχνεύσουν νευροχημικά σήματα
-
Διεγείρουν μύες ή νεύρα
-
Παρακολουθούν τη δραστηριότητα ενός μόνο νευρώνα
-
Καταγράφουν κινήσεις του εντέρου ή άλλες βιολογικές λειτουργίες
Η εξαιρετική του ευκαμψία και η βιοσυμβατότητα επιτρέπουν τη μακροχρόνια παραμονή στο σώμα χωρίς να προκαλεί ερεθισμό ή δυσφορία, κάτι που το καθιστά ιδανικό για εφαρμογές στη νευροεπιστήμη, τη γαστρεντερολογία και την ιατρική έρευνα γενικότερα.
Η συνεργασία για την πρόοδο της έρευνας
Ο παιδοχειρουργός James Dunn, ειδικός σε παιδιά με σύνδρομο βραχέος εντέρου, συνεργάστηκε με τη Zhenan Bao, καθηγήτρια Χημικής Μηχανικής και διευθύντρια της Stanford Wearable Electronics Initiative (eWEAR). Στόχος τους ήταν να παρακολουθήσουν τη λειτουργία νέου εντερικού ιστού που αναπτύσσουν με εφαρμογή μηχανικής τάσης. Το NeuroString αποδείχθηκε ιδανικό για την καταγραφή και αξιολόγηση της λειτουργίας αυτών των ιστών σε πραγματικό χρόνο.
Καινοτόμη κατασκευή
Η ομάδα της Bao ανέπτυξε μια τεχνική κατασκευής “τυλίγματος” που μετατρέπει ένα λεπτό, διάφανο φιλμ με ηλεκτρονικά κανάλια σε ένα νήμα πάχους μόλις 300 μικρομέτρων. Όλα τα ηλεκτρονικά καλώδια περιτυλίγονται μέσα στο νήμα, ενώ οι αισθητήρες εκτίθενται στην επιφάνεια, εξασφαλίζοντας ακριβή κατανομή και έλεγχο των ενεργών στοιχείων. Στην πράξη, έχουν κατασκευαστεί νήματα με έως και 1.280 ανεξάρτητα κανάλια, με δυνατότητα προσθήκης πολλών περισσότερων σε μεγαλύτερα μήκη.
Πρωτοποριακές εφαρμογές
Η NeuroString έχει ήδη δοκιμαστεί σε ζώα: οι ερευνητές παρακολούθησαν τη λειτουργία του εντέρου σε χοίρους και τη δραστηριότητα νευρώνων σε ποντίκια για διάστημα τεσσάρων μηνών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μπορεί να μετρά λεπτομερώς την κίνηση των μυών, την έκκριση νευροχημικών ουσιών και άλλες βιολογικές διεργασίες χωρίς να παρεμβαίνει στις φυσιολογικές λειτουργίες.
Οι δυνατότητες της τεχνολογίας NeuroString περιλαμβάνουν:
-
Εγχείρηση στο έντερο και νευρολογικές εφαρμογές: Παρακολούθηση, διέγερση και συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.
-
Ενσωμάτωση σε ρομποτικά και φαρμακευτικά συστήματα: Δημιουργία “ρομποτικών χαπιών” που μπορούν να διαγνώσουν ή να χορηγήσουν φάρμακα στο πεπτικό σύστημα.
-
Νευρολογικές θεραπείες κλειστού βρόχου: Ανίχνευση ανωμαλιών στα νεύρα και άμεση παρέμβαση χωρίς καθυστέρηση.
-
Έξυπνα υφάσματα και φορητές συσκευές: Ολοκληρωμένη ενσωμάτωση ηλεκτρονικών αισθητήρων σε ρούχα και άλλες φορητές τεχνολογίες.
Προοπτικές στην έρευνα οργανοειδών
Μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα εφαρμογή είναι η παρακολούθηση οργανοειδών, εργαστηριακά αναπτυγμένων ιστών που προσομοιώνουν ανθρώπινα όργανα. Η NeuroString μπορεί να εμφυτευθεί σε αυτά τα μικροσκοπικά όργανα, επιτρέποντας την παρακολούθηση της ανάπτυξης, των νευροχημικών διεργασιών και της λειτουργικότητάς τους. Αυτή η δυνατότητα ανοίγει νέους δρόμους στην έρευνα για νευρολογικές, ψυχιατρικές και άλλες παθήσεις.
Το NeuroString αντιπροσωπεύει μια νέα εποχή στην βιοηλεκτρονική και την ιατρική τεχνολογία. Η ικανότητά του να παρακολουθεί εκατοντάδες βιολογικά γεγονότα ταυτόχρονα, να διεγείρει ιστούς και να συλλέγει κρίσιμα δεδομένα, προσφέρει σημαντικές δυνατότητες για κλινική χρήση, επιστημονική έρευνα και καινοτόμες εφαρμογές σε έξυπνες συσκευές και ρομποτικά συστήματα. Η ευκαμψία, η μικροσκοπική του διάμετρος και η βιοσυμβατότητα το καθιστούν ιδανικό εργαλείο για τη νέα γενιά συσκευών που ενσωματώνονται στον ανθρώπινο οργανισμό.
Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!