artadokht
25th January 2012, 09:31 PM
يکپارچه‌سازي سامانه‌هاي زيستي و مخصوصاً سامانه‌هاي پيچيده زيستي با قطعات الکترونيکي يکي از چالش‌هاي اصلي در مسير بيوالکترونيک يا بيونيک به‌شمار مي‌رود. به‌طور کلي قطعات الکترونيکي و زيستي در سه سطح با يکديگر ارتباط برقرار مي‌کنند: مولکولي، سلولي و اسکلتي. براي هر ماده بيونيکي کاشته شده درون بدن، برهمکنش‌هاي اوليه در سطح زيست‌مولکولي تعيين‌کننده عملکرد درازمدت آن است. با وجودي که بيونيک اغلب با بهبود عملکرد در سطح اسکلتي در ارتباط است (مانند ماهيچه‌هاي مصنوعي)، ارتباط الکترونيکي با سلول‌هاي زنده از منظر بهبود نتايج مهندسي بافت يا عملکرد ايمپلنت‌هايي همچون گوش يا چشم بيونيکي داراي اهميت بالايي است.
محققان برجسته‌اي همچون پيتر فرامهرز از موسسه بيوشيمي ماکس‌پلانک در آلمان بيش از 20 سال است که روي ايجاد ارتباط ميان نورون‌ها و ابزارهاي سيليکوني کار مي‌کنند. آنها نورون‌ها منفرد از بخش‌هاي مختلف مغز را کشت داده و تلاش مي‌کنند شبکه‌هاي نوروني خارج از بدن را ايجاد نمايند. هدف از اين کار تحريک نورون‌ها با سيگنال‌هاي الکتريکي و مشاهده نحوه واکنش شبکه زنده و تغيير آن است. از نتايج اين تحقيق مي‌توان در توليد پروتزهاي عصبي براي تقويت يا بازيابي بخش‌هاي آسيب‌ديده شبکه عصبي بهره برد.
http://www.nano.ir/news/attach/10380.JPG
براي اين کار محققان بايد دو کار را انجام دهند: تحريک سامانه عصبي و ثبت فعاليت آن. آنها براي رسيدن به اين هدف روي توليد ايمپلنت هاي مغز روي بسترهاي انعطاف‌پذير کار مي‌کنند؛ اين بسترها مي‌توانند فعاليت‌هاي شيميايي و الکتريکي نورون‌ها را با حساسيت بالا ثبت نمايند.
در حال حاضر بسياري از ايمپلنت‌ها بر مبناي الکترودهاي فلزي کار مي‌کنند. اين الکترودها علاوه بر مشکلاتي که در زمينه زيست‌سازگاري و پايداري در شرايط دشوار زيستي دارند، از عملکرد الکترونيکي محدودي نيز برخوردار هستند. استفاده از ترانزيستورهاي اثر زمينه (FET) عملکردهاي الکترونيکي بيشتري را امکان‌پذير مي‌سازد. خوزه آنتونيو گاريدو يکي از محققان موسسه والتر شاتکي در دانشگاه فني مونيخ مي‌گويد: «تاکنون در بيشتر کارهايي که در اين زمينه صورت گرفته است، از ترانزيستورهاي اثر زمينه سيليکوني (Si-FET) استفاده شده است. با اين حال اين فناوري داراي مشکلاتي است که اجراي آن را در کاربردهاي عملي با مشکل مواجه مي‌سازد. يکي از اين مشکلات نويز بسيار بالاي ابزارهاي سيليکوني است. مشکل دوم سخت بودن يکپارچه‌سازي فناوري سيليکون با بسترهاي انعطاف‌پذير است. به علاوه، سيليکون تحت شرايط زيستي پايدار نيست».
بنابراين علاقه زيادي به استفاده از مواد ديگري که اين مشکلات را نداشته باشند، وجود دارد. نانولوله‌هاي کربني و گرافن گزينه‌هاي مناسبي براي اين کار به‌شمار مي‌روند.
حال گاريدو و همکارانش براي اولين بار نشان داده‌اند که از گرافن رشديافته با روش CVD مي‌توان در ساخت آرايه‌اي از ترانزيستورها بهره برد که قابليت شناسايي فعاليت الکتريکي سلول‌هاي الکتروژنيک (سلول‌هاي فعال الکتريکي) را دارند. به علاوه آنها نشان داده‌اند که نويز الکتريکي اين ابزار جديد در حد ابزارهاي سيليکوني با نويز بسيار پايين قرار دارد. گاريدو مي‌افزايد: «لازم به‌ذکر است که فناوري سيليکون در طول چندين دهه توسعه يافته است، در حالي که به‌طور قطع ابزارهاي گرافني ما در چند سال آينده پيشرفت قابل ملاحظه‌اي خواهند يافت».
جزئيات اين کار در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
nano.ir
محققان برجسته‌اي همچون پيتر فرامهرز از موسسه بيوشيمي ماکس‌پلانک در آلمان بيش از 20 سال است که روي ايجاد ارتباط ميان نورون‌ها و ابزارهاي سيليکوني کار مي‌کنند. آنها نورون‌ها منفرد از بخش‌هاي مختلف مغز را کشت داده و تلاش مي‌کنند شبکه‌هاي نوروني خارج از بدن را ايجاد نمايند. هدف از اين کار تحريک نورون‌ها با سيگنال‌هاي الکتريکي و مشاهده نحوه واکنش شبکه زنده و تغيير آن است. از نتايج اين تحقيق مي‌توان در توليد پروتزهاي عصبي براي تقويت يا بازيابي بخش‌هاي آسيب‌ديده شبکه عصبي بهره برد.
http://www.nano.ir/news/attach/10380.JPG
براي اين کار محققان بايد دو کار را انجام دهند: تحريک سامانه عصبي و ثبت فعاليت آن. آنها براي رسيدن به اين هدف روي توليد ايمپلنت هاي مغز روي بسترهاي انعطاف‌پذير کار مي‌کنند؛ اين بسترها مي‌توانند فعاليت‌هاي شيميايي و الکتريکي نورون‌ها را با حساسيت بالا ثبت نمايند.
در حال حاضر بسياري از ايمپلنت‌ها بر مبناي الکترودهاي فلزي کار مي‌کنند. اين الکترودها علاوه بر مشکلاتي که در زمينه زيست‌سازگاري و پايداري در شرايط دشوار زيستي دارند، از عملکرد الکترونيکي محدودي نيز برخوردار هستند. استفاده از ترانزيستورهاي اثر زمينه (FET) عملکردهاي الکترونيکي بيشتري را امکان‌پذير مي‌سازد. خوزه آنتونيو گاريدو يکي از محققان موسسه والتر شاتکي در دانشگاه فني مونيخ مي‌گويد: «تاکنون در بيشتر کارهايي که در اين زمينه صورت گرفته است، از ترانزيستورهاي اثر زمينه سيليکوني (Si-FET) استفاده شده است. با اين حال اين فناوري داراي مشکلاتي است که اجراي آن را در کاربردهاي عملي با مشکل مواجه مي‌سازد. يکي از اين مشکلات نويز بسيار بالاي ابزارهاي سيليکوني است. مشکل دوم سخت بودن يکپارچه‌سازي فناوري سيليکون با بسترهاي انعطاف‌پذير است. به علاوه، سيليکون تحت شرايط زيستي پايدار نيست».
بنابراين علاقه زيادي به استفاده از مواد ديگري که اين مشکلات را نداشته باشند، وجود دارد. نانولوله‌هاي کربني و گرافن گزينه‌هاي مناسبي براي اين کار به‌شمار مي‌روند.
حال گاريدو و همکارانش براي اولين بار نشان داده‌اند که از گرافن رشديافته با روش CVD مي‌توان در ساخت آرايه‌اي از ترانزيستورها بهره برد که قابليت شناسايي فعاليت الکتريکي سلول‌هاي الکتروژنيک (سلول‌هاي فعال الکتريکي) را دارند. به علاوه آنها نشان داده‌اند که نويز الکتريکي اين ابزار جديد در حد ابزارهاي سيليکوني با نويز بسيار پايين قرار دارد. گاريدو مي‌افزايد: «لازم به‌ذکر است که فناوري سيليکون در طول چندين دهه توسعه يافته است، در حالي که به‌طور قطع ابزارهاي گرافني ما در چند سال آينده پيشرفت قابل ملاحظه‌اي خواهند يافت».
جزئيات اين کار در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
nano.ir