پژوهشگران الکترودهای نرم و رسانای طلایی برای سیستم عصبی ایجاد کردند
طلا ماده‌ای چالش‌برانگیز برای تشکیل به رشته‌های بلند و باریک است.
پژوهشگران دانشگاه لینکوپینگ نانو رشته‌های طلایی ساخته‌اند و الکترودهای نرمی توسعه داده‌اند که می‌توان به سیستم عصبی متصل کرد.
این الکترودها طراحی شده‌اند تا به نرمی اعصاب، قابل انعطاف و رسانای الکتریکی باشند و انتظار می‌رود طول عمر زیادی در بدن داشته باشند.
اعصاب طلایی
این فلز ارزشمند می‌تواند در واسط‌های نرم برای اتصال الکترونیک به سیستم عصبی برای مقاصد پزشکی استفاده شود.
این فناوری می‌تواند برای تسکین شرایطی مانند صرع، بیماری پارکینسون، فلج یا درد مزمن استفاده شود.
با این حال، ایجاد واسطی که الکترونیک بتواند با مغز یا سایر قسمت‌های سیستم عصبی ارتباط داشته باشد چالش‌های منحصربه‌فردی دارد.
کلاس تایبراند، استاد علم مواد در آزمایشگاه الکترونیک ارگانیک دانشگاه لینکوپینگ که این پژوهش را هدایت کرده است، گفت: «رساناهای کلاسیک مورد استفاده در الکترونیک فلزاتی هستند که بسیار سخت و سختگیر هستند. خواص مکانیکی سیستم عصبی بیشتر شبیه پودینگ نرم هستند. برای انتقال دقیق سیگنال، باید به تارهای عصبی نزدیک شویم، اما چون بدن به طور مداوم در حرکت است، دستیابی به تماس نزدیک بین چیزی که سخت است و چیزی که نرم و شکننده است تبدیل به یک مشکل می‌شود.»
رسانایی خوب
پژوهشگران علاقه‌مند به ایجاد الکترودهایی با رسانایی بالا و خواص مکانیکی که نرمی بدن را تقلید می‌کنند، هستند.
در سال‌های اخیر، مطالعات متعددی نشان داده‌اند که الکترودهای نرم ممکن است نسبت به الکترودهای سخت آسیب کمتری به بافت‌ها وارد کنند.
در یک مطالعه اخیر که در ژورنال Small منتشر شده است، تیمی از پژوهشگران دانشگاه لینکوپینگ نانو رشته‌های طلایی که هزار برابر نازک‌تر از موی انسان هستند را ایجاد کرده‌اند و آنها را در ماده‌ای الاستیک قرار داده‌اند تا میکروالکترودهای نرم تولید کنند.
تایبراند می‌گوید: «ما موفق به ساخت یک نانوماده جدید و بهتر از نانو رشته‌های طلایی در ترکیب با سیلیکون رابر بسیار نرم شده‌ایم. ترکیب این مواد به یک رسانا با رسانایی الکتریکی بالا، نرمی بسیار و مواد زیست‌سازگار که با بدن کار می‌کند رسیده است.»
سیلیکون رابر در ایمپلنت‌های پزشکی، از جمله ایمپلنت‌های پستان استفاده می‌شود. الکترودهای نرم نیز حاوی فلزاتی مانند طلا و پلاتین هستند که به طور معمول در دستگاه‌های پزشکی برای مقاصد بالینی استفاده می‌شوند.
با این حال، ایجاد ساختارهای نانوی بلند و نازک طلا تلاش زیادی را می‌طلبد. این موضوع چالش بزرگی بوده است، اما پژوهشگران روش جدیدی برای تولید نانو رشته‌های طلایی با استفاده از نانو رشته‌های نقره‌ای توسعه داده‌اند.
ویژگی‌های منحصر به فرد نقره آن را به ماده‌ای عالی برای ایجاد نانو رشته‌هایی که پژوهشگران مورد علاقه دارند تبدیل کرده است. نقره نیز در برخی از نانومواد کشسان استفاده می‌شود. با این حال، یکی از اشکالات نقره این است که آن بسیار واکنش پذیر است.
طی زمان، ظروف نقره ممکن است به دلیل واکنش‌های شیمیایی روی سطح تاریک شوند؛ به همین ترتیب، نقره در نانو رشته‌ها ممکن است خراب شود و باعث فرار یون‌های نقره شود. غلظت بالای یون‌های نقره می‌تواند برای انسان‌ها سمی باشد.
پیش‌بینی می‌شود که سال‌ها دوام داشته باشد
پژوهشگران نشان داده‌اند که میکروالکترودهای نرم و الاستیک می‌توانند سیگنال‌هایی را از عصبی موش تحریک و ضبط کنند.
این ماده باید طولانی مدت در کاربردهای الکترونیک نرم که در بدن جاسازی شده‌اند دوام بیاورد. پژوهشگران پایداری ماده جدید را آزمایش کرده‌اند و نتیجه‌گیری کرده‌اند که حداقل سه سال دوام خواهد داشت که بهتر از بسیاری از نانومواد تاکنون توسعه یافته است.
تیم پژوهشی در حال اصلاح ماده و ایجاد الکترودهای کوچکتر نزدیک به سلول‌های عصبی است.
این تحقیق توسط چندین سازمان تأمین مالی شده است، از جمله بنیاد ملی تحقیقات استراتژیک سوئد، شورای تحقیقات سوئد و بنیاد نوت و آلیس والنبرگ، و همچنین منطقه تحقیقاتی استراتژیک دولت سوئد در مواد عملکردی پیشرفته در دانشگاه لینکوپینگ.
