Att ta reda på ett bättre sätt att koppla nervceller till bioelektronik kommer att bli nästa tekniska språng inom hälso- och sjukvården, och Neurobiological Interfaces Lab vid Binghamton University ligger i framkant av forskningen i ämnet.
Under ledning av biträdande professor Siyuan Rao från Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Sciences institution för biomedicinsk teknik gör labbet framsteg mot att förstå mekanismerna som håller våra hjärnor i funktion och utvecklar effektiva behandlingar för att hjälpa när saker går fel.
Den senaste forskningen, publicerad i Nature Communications , skisserar hydrogelkemi och mikrotillverkningsmetoder för att miniatyrisera och integrera flera komponenter i hjärnans bioelektronik. Hydrogeler liknar levande vävnad på grund av deras höga vattenhalt, mjukhet, flexibilitet och biokompatibilitet.
"Med hjälp av detta mjuka material skapar vi en multifunktionell neural sond som kan leverera ljus till hjärnvävnad och även registrera neural aktivitet," sa Rao. "En ny teknik som kallas optogenetik använder ljus för att kontrollera neurala celler. Genom att aktivera eller hämma hjärnaktivitet hoppas vi kunna dissekera mekanismen för neurologiska störningar."
Bidragsgivare till forskningen inkluderar Ph.D. studenterna Sizhe Huang, Eunji Hong och Qianbin Wang, tillsammans med medarbetare från Michigan State University, University of Massachusetts Amherst och Massachusetts Institute of Technology.
Huang, som är den första författaren till Nature Communications papper, flyttade till Binghamton från UMass Amherst i höstas tillsammans med resten av Raos labb, studenter och försöksdjur, men denna forskning hade pågått sedan 2022.
"En utmaning var att vi inte hade mycket erfarenhet av elektriska inspelningar", sa han. "Det tog oss sex månader att felsöka eftersom vi fick några resultat men vi var inte säkra på om de var rätt resultat och vi vill inte publicera några potentiellt felaktiga resultat."
Rao ser redan framåt mot vad som händer härnäst, inklusive forskning om ryggradsproblem och autismstörningar.
"Vi har ett patent under granskning om den här tekniken fokuserat på att skapa ett bättre gränssnitt till hjärnan, ryggmärgen och det perifera nervsystemet som kommer att hjälpa oss att bättre förstå mekanismen i hela nervsystemet", sa hon.
Mer information: Sizhe Huang et al, Control of polymers amorphous-crystalline transition möjliggör miniatyrisering och multifunktionell integration för hydrogelbioelektronik, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47988-w
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Binghamton University
