211service.com
Grafeen en de opkomende technologie van neurale prothesen
De opkomende technologie van neurale prothesen heeft de kracht om te veranderen wat het betekent om mens te zijn. De mogelijkheid om elektroden in de ogen, oren, ruggengraat of zelfs de hersenen te implanteren, heeft het potentieel om degeneratieve ziekten te overwinnen, gebroken lichamen te herstellen en zelfs onze zintuigen te versterken met bovenmenselijke vermogens.
Maar ondanks talloze proeven met elektronische apparaten die in het menselijk lichaam zijn geïmplanteerd, liggen er nog veel uitdagingen in het verschiet. Het probleem is dat de meeste van deze apparaten zijn gebaseerd op siliciumsubstraten die hard, stijf en scherp zijn. Dat zijn normaal gesproken geen eigenschappen die goed passen bij zacht weefsel.
Bijgevolg kan elke kleine beweging van deze apparaten nabijgelegen weefsel beschadigen en in het ergste geval littekenweefsel vormen. Bovendien kan de hete, natte en zoute omgeving in het lichaam elektronische componenten beschadigen, waardoor hun levensduur wordt beperkt.
Wat natuurlijk nodig is, is een flexibel substraat dat ook biocompatibel is met menselijk weefsel. Nu zeggen Lucas Hess en vrienden van de Technische Universität München in Duitsland dat ze het ideale materiaal hebben gevonden: grafeen. Vandaag schetsen ze hun plannen voor op grafeen gebaseerde neurale prothesen en de experimenten die ze al hebben gedaan om de biocompatibiliteit ervan te testen.
Grafeen is ideaal omdat kippengaas van koolstof slechts één atoom dik is en daardoor zeer flexibel. Het wordt ook bij elkaar gehouden door koolstofbindingen, die tot de meest stabiele behoren die chemici kennen. Dat betekent dat het relatief stabiel moet zijn in het menselijk lichaam.
Maar grafeen heeft nog een ander voordeel. Hess en vrienden hebben laten zien hoe het mogelijk is om het te gebruiken om transistors te maken die worden gepoort door de oplossing waarin de transistor zit. Met andere woorden, de natuurlijke lichaamsvloeistoffen die deze prothesen omringen, zullen een integraal onderdeel vormen van hun werking.
Zogenaamde oplossingsgestuurde transistors zijn veel gevoeliger voor elektronische veranderingen in hun omgeving dan conventionele siliciumapparaten. [Op grafeen gebaseerde] apparaten... presteren veel beter dan de huidige technologieën in termen van hun poortgevoeligheid, zeggen Hess en co.
Deze jongens zijn begonnen met het testen van grafeeninterfaces met verschillende cellen, zoals retinale ganglioncellen, en melden dat grafeen een uitstekende biocompatibiliteit heeft.
Natuurlijk zijn werkende op grafeen gebaseerde neurale prothesen in de toekomst. Maar Europa kondigde onlangs een investering van € 1 miljard aan in grafeenonderzoek voor de komende tien jaar. Als dat geen significante vooruitgang op dit gebied oplevert, zal niets dat doen.
Referentie: arxiv.org/abs/1302.1418 : Grafeentransistoren voor bio-elektronica