Det är en föreställning som kan hämtas från sidorna i science fiction-romaner - elektroniska enheter som kan injiceras direkt i hjärnan, eller andra kroppsdelar, och behandla allt från neurodegenerativa störningar till förlamning.

Det låter osannolikt, tills du besöker Charles Liebers labb.

Ett team av internationella forskare, ledd av Lieber, Mark Hyman, Jr professor i kemi, ett internationellt team av forskare utvecklade en metod för att tillverka elektroniska ställningar i nanoskala som kan injiceras via spruta. När den är ansluten till elektroniska enheter, byggnadsställningarna kan användas för att övervaka neural aktivitet, stimulera vävnader och till och med främja regenerering av neuroner. Studien beskrivs i en artikel den 8 juni i Naturens nanoteknik .

Bidragande till arbetet var Jia Liu, Tian-Ming Fu, Zengguang Cheng, Guosong Hong, Tao Zhou, Lihua Jin, Madhavi Duvvuri, Zhe Jiang, Peter Kruskal, Chong Xie, Zhigang Suo, Ying Fang

"Jag känner att det här har potential att bli revolutionerande, ", sade Lieber. "Detta öppnar upp en helt ny gräns där vi kan utforska gränssnittet mellan elektroniska strukturer och biologi. Under de senaste trettio åren, människor har gjort stegvisa förbättringar i mikrotillverkningstekniker som har gjort det möjligt för oss att göra stela sonder mindre och mindre, men ingen har tagit itu med denna fråga - elektronik/cellulärt gränssnitt - på den nivå som biologin fungerar."

Tanken att slå samman det biologiska med det elektroniska är inte ny för Lieber.

I en tidigare studie, forskare i Liebers labb visade att byggnadsställningarna kunde användas för att skapa "cyborgvävnad" - när hjärt- eller nervceller odlades med inbäddade ställningar. Forskare kunde sedan använda enheterna för att spela in elektriska signaler som genererades av vävnaderna, och att mäta förändringar i dessa signaler när de administrerade kardio- eller neurostimulerande läkemedel.

"Vi kunde visa att vi kunde göra denna ställning och odla celler i den, men vi hade inte riktigt en aning om hur vi skulle föra in det i redan existerande vävnad, ", sa Lieber. "Men om du vill studera hjärnan eller utveckla verktygen för att utforska gränssnittet hjärna-maskin, du måste sticka in något i kroppen. När du frigör elektronikställningen helt från tillverkningssubstratet, vi märkte att den var nästan osynlig och väldigt flexibel som en polymer och bokstavligen kunde sugas in i en glasnål eller pipett. Därifrån, vi frågade bara, skulle det vara möjligt att leverera nätelektroniken genom injektion med sprutnål, en process som är gemensam för leverans av många arter inom biologi och medicin - du kan gå till läkaren och injicera detta och du är ansluten."

Även om det inte är de första försöken att implantera elektronik i hjärnan – djup hjärnstimulering har använts för att behandla en mängd olika sjukdomar i årtionden – fungerar de nanotillverkade ställningarna i en helt annan skala.

"Befintliga tekniker är grova i förhållande till hur hjärnan är kopplad, " Lieber förklarade. "Oavsett om det är en kiselprob eller flexibla polymerer ... orsakar de inflammation i vävnaden som kräver att man regelbundet ändrar positionen eller stimuleringen. Men med vår injicerbara elektronik, it's as if it's not there at all. They are one million times more flexible than any state-of-the-art flexible electronics and have subcellular feature sizes. They're what I call "neuro-philic" - they actually like to interact with neurons.."

Despite their enormous potential, the fabrication of the injectable scaffolds is surprisingly easy.

"That's the beauty of this - it's compatible with conventional manufacturing techniques, " Lieber said.

The process is similar to that used to etch microchips, and begins with a dissolvable layer deposited on a substrate. To create the scaffold, researchers lay out a mesh of nanowires sandwiched in layers of organic polymer. The first layer is then dissolved, leaving the flexible mesh, which can be drawn into a syringe needle and administered like any other injection.

After injection, the input/output of the mesh can be connected to standard measurement electronics so that the integrated devices can be addressed and used to stimulate or record neural activity.

"These type of things have never been done before, from both a fundamental neuroscience and medical perspective, " Lieber said. "It's really exciting - there are a lot of potential applications."

Going forward, Lieber said, researchers hope to better understand how the brain and other tissues react to the injectable electronics over longer periods.

Harvard's Office of Technology Development has filed for a provisional patent on the technology and is actively seeking commercialization opportunities.

"Having those results can prove that this is really a viable technology, " Lieber said. "The idea of being able to precisely position and record from very specific areas, or even from specific neurons over an extended period of time - this could, Jag tror, make a huge impact on neuroscience."