Nowy przyrząd bioelektroniczny do sondowania funkcji mózgu
Zmniejszenie obciążenia związanego z zaburzeniami neurologicznymi stało się bowiem jednym głównych priorytetów badawczych. Wgląd w podstawowe mechanizmy funkcji mózgu pozwolił odkryć główne pojęcia dotyczące jego dysfunkcji. Jednak wiedza potrzebna do diagnozowania i leczenia tego typu zaburzeń jest ograniczona ze względu na złożoność interakcji między komunikacją jonową a biomolekularną w pełnych wzajemnych połączeń sieciach nerwowych. Współczesne wszczepiane przyrządy biomedyczne do sondowania funkcji mózgu potrafią jedynie wykrywać lokalne potencjały pola elektrycznego i nie są zdolne do uwalniania leków. Ponadto wykazują się niską biokompatybilnością, co prowadzi do bliznowacenia tkanki mózgu. W finansowanym przez UE projekcie "Organic bio-electronic neural probe for in vivo molecular sensing and stimulation" (BIOPROBE)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) powstały wszczepiane chronicznie sondy nowej generacji z funkcją rejestracji multi-odczytu i przyrządy do stymulacji chemicznej do miejscowej podaży leków. To powinno dramatycznie poprawić zdolność sprzęgania z układem nerwowym. W projekcie BIOPROBE wykorzystano organiczne materiały i przyrządy elektroniczne — często stosowane ze względu na ich zdolność taniej obróbki i przestrajalność chemiczną ich właściwości. Ze względu na ich miękkość, elastyczność i przepuszczalność jonową, materiały te potrafią znacznie poprawić transdukcję sygnału i stymulację komórkową na biologicznej powierzchni międzyfazowej. Do rejestracji czynności neurologicznej badacze wykorzystali organiczne tranzystory elektrochemiczne (OECT), które niedawno zaprezentowano jako bioczujniki wysokiej czułości do wykrywania metabolitów, takich jak glukoza. Zastosowanie organicznych elektronicznych pomp jonowych pomaga w dostarczeniu do neuronów bodźca biochemicznego przy zachowaniu precyzyjnej kontroli przestrzennej i czasowej. Działania prowadzone w ramach projektu obejmowały zaprojektowanie i wyprodukowanie samych sond, a także optymalizację i zbadanie poszczególnych miejsc rejestracji oraz elementów uwalniania jonów. Efektem jest możliwość monitorowania in vivo aktywności nerwowej i jednoczesna stymulacja. Badacze poświęcili wiele trudu, by dokonać walidacji wykonalności przyrządów zarówno in vitro, jak i in vivo. Skupiono się przede wszystkim na hodowli szczurzych neuronów hipokampu, rejestracji segmentów hipokampu, a także na testach in vivo sond na bazie OECT na szczurzych modelach epilepsji. Innowacyjny przyrząd do badań biomedycznych opracowany w ramach projektu BIOPROBE powinien mieć znaczące następstwa w dziedzinie badań neurologicznych, oferując nowe możliwości leczenia wielu chorób mózgu, które dotychczas stanowią wyzwanie.
