Flexibel, Lågkostnadssensorteknologi som leder till säkrare och förbättrade diagnoser och behandling av hjärnsjukdomar har utvecklats av Saudiarabiens forskare från King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

Kartläggning av hjärnans elektriska aktivitet är avgörande för att förstå neurologiska störningar, såsom depression och Alzheimers sjukdom. För närvarande, multielektroduppsättningar, kallas Michigan eller Utah arrayer, används för att övervaka hjärnans aktivitet. Tillverkad av lager av ledande silikonnålar, dessa stela enheter förs in genom hårbotten för att övervaka hjärnans yta. Nålarna kan orsaka inflammation i vävnaderna och därför måste de tas bort inom ett år.

Muhammad Hussain och Aftab Hussain från KAUST Integrated Nanotechnology Laboratory och Integrated Disruptive Electronic Applications Laboratory ville utveckla en mjuk och flexibel sensor som kunde placeras på ytan av hjärnan i det intrakraniella utrymmet, ger bättre kontakt och minskar risken för vävnadsskador.

"Sensorer kräver tillhörande elektronik för att kunna kommunicera med oss, och denna elektronik leder bort värme och orsakar en brännande effekt i hjärnan som permanent kan skada vävnader, " förklarar Muhammad Hussain. "Utmaningen är att hålla elektroniken borta från hjärnan."

Att arbeta inom dessa parametrar, de tillverkade en sensor gjord av guldelektroder inneslutna i en polymerbeläggning med sina anslutningar orienterade vertikalt, och, genom att placera kontakterna ovanpå sensorn och låta dem passera genom polymerstödet, en integrerad krets (IC) kan anslutas till enhetens baksida, isolera den från hjärnans yta och förhindra hotspots.

Det intrakraniella utrymmet i hjärnan uppvisar en yta på endast 64 cm2 för kartläggning av mer än 80 miljarder neuroner, så det är inte bara säkrare att förhindra att elektroniken kommer i kontakt med hjärnan, det maximerar också antalet neuroner som kan övervakas av sensorgruppen.

"Sensorn är i kontakt med hjärnans mjuka vävnader, där den samlar in aktivitetsdata, och IC placeras ovanpå, med ett mjukt isolerande polymermaterial som separerar dem, möjliggöra kartläggning av ett större område och en minskning av värmeeffekten, säger Hussain.

Genom att använda den senaste tekniken, används för att tillverka integrerade kretsar, forskarna har utvecklat en metod som kan leda till massproducerade sensorer som är säkrare, har förbättrade kartfunktioner, och är också tillräckligt robusta för långvarig funktionalitet.

"Vi samarbetar för närvarande med Harvard-MIT Medical Institute om att använda tekniken för att förbättra effektiviteten hos kartläggningsgränssnittssystemet, säger Hussain.