ANN ARBOR, Mich.---Hjärnimplantat som tydligare kan registrera signaler från omgivande nervceller hos råttor har skapats vid University of Michigan. Fynden kan så småningom leda till mer effektiv behandling av neurologiska störningar som Parkinsons sjukdom och förlamning.

Neuralelektroder måste fungera under tidsperioder från timmar till år. När elektroderna implanteras, hjärnan reagerar först på den akuta skadan med en inflammatorisk respons. Sedan sätter sig hjärnan i en sårläkning, eller kronisk, svar.

Det är under denna sekundära respons som hjärnvävnaden börjar kapsla in elektroden, skära av den från kommunikation med omgivande nervceller.

De nya hjärnimplantaten som utvecklats vid U-M är belagda med nanorör gjorda av poly(3, 4-etylendioxitiofen) (PEDOT), en biokompatibel och elektriskt ledande polymer som har visat sig registrera neurala signaler bättre än konventionella metallelektroder.

UM-forskare fann att PEDOT nanorör förbättrade högkvalitativ enhetsaktivitet (signal-brusförhållande> 4) cirka 30 procent mer än de obelagda platserna. De fann också att baserat på in vivo-impedansdata, PEDOT nanorör kan användas som en ny metod för biosensing för att indikera övergången mellan akuta och kroniska svar i hjärnvävnad.

Resultaten presenteras i omslagsartikeln till numret av 5 oktober av tidskriften Avancerade material . Tidningen heter, "Gränssnitt av ledande polymernanorör med centrala nervsystemet:Kronisk neural inspelning med poly(3-4-etylendioxitiofen) nanorör."

"Mikroelektroder som implanteras i hjärnan används alltmer för att behandla neurologiska störningar, sa Mohammad Reza Abidian, en postdoktoral forskare som arbetar med professor Daryl Kipke i Neural Engineering Laboratory vid U-M Institutionen för biomedicinsk teknik.

"Dessutom, dessa elektroder möjliggör neuroproteser, som har löftet att återställa funktionalitet till individer med ryggmärgsskador och neurodegenerativa sjukdomar. Dock, robust och pålitlig kronisk applicering av neurala elektroder är fortfarande en utmaning."

I experimentet, forskarna implanterade två neurala mikroelektroder i hjärnan på tre råttor. PEDOT nanorör tillverkades på ytan av varannan inspelningsplats genom att använda en nanofibermallmetod. Under loppet av sju veckor, forskare övervakade inspelningsplatsernas elektriska impedans och mätte kvaliteten på inspelningssignaler.

PEDOT nanorör i beläggningen gör att elektroderna kan arbeta med mindre elektriskt motstånd än nuvarande metallelektrodplatser, vilket innebär att de kan kommunicera tydligare med enskilda neuroner.

"Ledande polymerer är biokompatibla och har både elektronisk och jonisk ledningsförmåga, " sa Abidian. "Därför, dessa material är goda kandidater för biomedicinska tillämpningar som neurala gränssnitt, biosensorer och läkemedelstillförselsystem."

I experimenten, forskarna från Michigan använde PEDOT-nanorör på mikroelektroder som tillhandahålls av UM Center for Neural Communication Technology. PEDOT nanorörsbeläggningar utvecklades i laboratoriet av David C. Martin, nu adjungerad professor i materialvetenskap och teknik, makromolekylär vetenskap och teknik, och biomedicinsk teknik. Martin är för närvarande Karl W. Böer-professor och ordförande för avdelningen för materialvetenskap och teknik vid University of Delaware.

Martin är också medgrundare och chief scientific officer för Biotectix, ett U-M spinoff-företag beläget i Ann Arbor. Företaget arbetar med att kommersialisera ledande polymerbaserade beläggningar för en mängd olika biomedicinska apparater

I tidigare experiment, Abidian och hans kollegor har visat att PEDOT nanorör kan bära med sig läkemedel för att förhindra inkapsling.

"Denna studie banar väg för smarta inspelningselektroder som kan leverera läkemedel för att lindra immunsvaret vid inkapsling, " sa Abidian.

Mer information: Vetenskaplig artikel:www3.interscience.wiley.com/cg … t/122525755/PDFSTART

Källa:University of Michigan