Розроблена технологія виготовлення мікроскопічної гнучкої електроніки, яку безболісно можна імплантувати в мозок
Останнім часом все частіше і частіше звучать слова про створення всіляких мініатюрних електронних пристрій, які можна імплантувати в тканини живих організмів. Але якщо з боку самої електроніки не виникає жодних проблем, то ніжні тканини, що оточують тверді електронні пристрої, можуть дратуватися і запалюватися, що може призвести до появи неприємних і больових відчуттів. Для того, щоб вирішити цю проблему, Джон А. Роджерс (John A. Rogers), професор матеріалознавства з університету Іллінойсу, і Майкл Бручес (Michael Bruchas), анестезіолог з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі, створили електронний пристрій настільки крихітну, що воно може бути введено в надзвичайно ніжні тканини, такі як нервові тканини мозку, не завдавши цим тканинам ніякої шкоди.
Джон А. Роджерс розповів в інтерв'ю Discovery News, що їх задача була ускладнена тим, що нервові тканини мозку не тільки дуже ніжні і тендітні, тканини головного мозку мають тенденцію постійно переміщатися завдяки тому, що мозок весь час плаває в рідині всередині черепної коробки. Це постійне переміщення створює масу проблем, коли хто-небудь буде намагатися помістити всередину нервових тканин жорсткі електронні пристрої або волоконно-оптичні світловоди.
Для створення маленького електронного пристрою вчені спочатку створили найтоншу "друковану плату", основу майбутнього устрою. Ця плата виготовлена з пластичного полімерного матеріалу, армованого волокнами натурального шовку. Натуральний шовк є нейтральним для більшості живих організмів матеріалом, він володіє високими адгезійними властивостями, що використовується для зміцнення контакту тканин з електронним пристроєм. Вийшло електронний пристрій, у складі якого знаходяться крихітні світлодіодні джерела світла, має товщину всього 25 мікрон, що дає йому достатню гнучкість. Для порівняння, товщина людської волосини становить близько 100 мікрон, а товщина найтоншого волоконно-оптичного світловода - 125 мікрон.
Створене пристрій було успішно імплантовано в мозок тварини-гризуна, який був генетично спроектований так, що клітини головного мозку могли сприймати світлові сигнали від спалахів світлодіодів. За допомогою світла Роджерс і його колеги могли стимулювати певні клітини головного мозку, що проявлялося у вигляді реакції тварини, служила підтвердженням працездатності пристрою.
Одним з переваг такого підходу є те, що для роботи таких пристроїв, імплантованих в мозок, більше не потрібно підключення цього пристрою до зовнішнього мікропроцесора з допомогою стирчить з черепа джгута проводів, яка обмежує, сковує руху та змінює поведінку лабораторних тварин. А використання світлодіодів замість електродів дозволяє уникнути травм нервових тканин, які виникають при введенні та видаленні електродів з мозку. Цей новий вигляд мікроскопічної електроніки дозволить вченим, що вивчають роботу головного мозку, проводити більш чисті експерименти і отримувати більш достовірні результати.
В даний час імплантований електронний пристрій ще має провід, що з'єднує його з зовнішнім джерелом живлення, в даному випадку, з маленькою батарейкою, закріпленої на голові тварини. Але в майбутньому не складе труднощів організувати постачання енергією імплантованих пристроїв за допомогою сучасних бездротових технологій. А такі мікроскопічні пристрої можна буде імплантувати не тільки мозок, але і в будь-які інші органи, такі як серце, нирки і легені.