Med ökande vetenskapligt och medicinskt intresse för kommunikation med nervsystemet, efterfrågan ökar för biomedicinska enheter som bättre kan registrera och stimulera nervsystemet, samt leverera läkemedel och biomolekyler i exakta doser.

Forskare vid University of Houston och Pennsylvania State University har rapporterat en ny tillverkningsteknik för biokompatibla neurala enheter som möjliggör mer exakt inställning av den elektriska prestandan hos neurala sonder, tillsammans med förbättrade egenskaper för läkemedelsleverans.

"I åratal, forskare har försökt interagera med nervsystemet, för att diagnostisera Parkinsons sjukdom, epilepsi, multipel skleros, hjärntumörer och andra neurala störningar och sjukdomar tidigare, "sade Mohammad Reza Abidian, docent i biomedicinsk teknik vid UH och huvudförfattare till ett papper som beskriver tillverkningstekniken i tidskriften Avancerade material . "I vårt laboratorium skapar vi mikro- och nano-enheter för att kommunicera med neuroner."

Abidian sa att den nya tillverkningsmetoden tillåter forskare att exakt styra ytmorfologin för ledande polymermikroskop, förbättra prestanda. De använde elektrojetting och elektrodeponeringsmetoder för att tillverka ledande polymermikroskop på ytan av bioelektronik.

"Vi fann att genom att variera mängden elektrisk ström och deponeringstiden för dessa ledande polymerer, vi kan ändra storlek, tjocklek och grovhet, som är relaterad till polymerens elektriska egenskaper, "sa han." Vi visar att genomförande av polymermikroskop kan avsevärt förbättra bioelektrodernas elektriska prestanda. "

Typiska polymerer används ofta som isoleringsmaterial eftersom de i allmänhet inte leder elektricitet. Upptäckten av elektroniskt ledande polymerer på 1970 -talet erkändes med Nobelpriset i kemi 2000.

"Det primära kravet på neurala enheter är att tillhandahålla elektroder med hög densitet som är biologiskt kompatibla med neurala vävnader, effektivt överföra biologiska signaler till elektroniska signaler, och förbli funktionella under lång tid, "skrev forskarna.

Men nuvarande teknik förlitar sig fortfarande på metalliska material, som är mycket ledande men inkompatibla med neurala vävnader. Miniatyriseringen som krävs för enheterna begränsar också den elektriska prestandan, Sa Abidian.

Ledande polymerer, i kontrast, bättre efterlikna biologisk vävnad på fyra sätt:deras mjuka mekaniska egenskaper simulerar biologiska strukturer; deras blandade elektroniska/joniska konduktivitet främjar effektiv signaltransduktion; deras transparens möjliggör samtidig användning av optiska analystekniker; och deras enkla funktionalisering med biomolekyler hjälper till att justera biologiska svar.

Den nya tillverkningsmetoden innefattar elektrosprutning av monodisperse polymikrosfärer på guldsubstrat, följt av en elektrokemisk polymerisationsprocess. Sedan styr forskarna det tillämpade elektriska fältet för tillverkning av ledande polymermikroskop, Abidian sa, vilket i sin tur tillät dem att styra ytmorfologin.