Технология «киборга» может сделать возможной новую диагностику, объединить людей и ИИ
Хотя настоящие «киборги» — наполовину люди, наполовину роботизированные существа — это научная фантастика, исследователи предпринимают шаги по интеграции электроники с телом. Такие устройства могут отслеживать развитие опухоли или заменять поврежденные ткани. Но подключать электронику напрямую к тканям человека в организме — огромная проблема. Теперь команда сообщает о новых покрытиях для компонентов, которые могут помочь им легче вписаться в эту среду.
Исследователи представят свои результаты сегодня на виртуальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS) осенью 2020 года.
«У нас возникла идея этого проекта, потому что мы пытались связать жесткие неорганические микроэлектроды с мозгом, но мозг состоит из органических, соленых, живых материалов», — говорит Дэвид Мартин, доктор философии, руководивший исследованием. «Это не сработало, поэтому мы подумали, что должен быть лучший способ».
Традиционные материалы микроэлектроники, такие как кремний, золото, нержавеющая сталь и иридий, вызывают образование рубцов при имплантации. При работе с мышцами или тканями мозга электрические сигналы должны проходить, чтобы они работали должным образом, но шрамы прерывают эту активность. Исследователи пришли к выводу, что может помочь покрытие.
«Мы начали изучать органические электронные материалы, такие как сопряженные полимеры, которые использовались в небиологических устройствах», — говорит Мартин из Университета Делавэра. «Мы нашли химически стабильный образец, который продавался в коммерческих целях как антистатическое покрытие для электронных дисплеев». После тестирования исследователи обнаружили, что полимер обладает свойствами, необходимыми для взаимодействия аппаратных средств и тканей человека.
Данную новость обсудили пользователи форума биткоин, вы можете также присоединится к дискуссии на эту тему, и высказать свою точку зрения.
«Эти сопряженные полимеры электрически активны, но они также являются ионно активными», — говорит Мартин. «Противоионы дают им необходимый заряд, поэтому, когда они работают, движутся и электроны, и ионы». Полимер, известный как поли (3,4-этилендиокситиофен) или PEDOT, значительно улучшил характеристики медицинских имплантатов за счет снижения их импеданса на два-три порядка величины, что повысило качество сигнала и срок службы батареи у пациентов.
С тех пор Мартин решил, как специализировать полимер, добавляя различные функциональные группы в PEDOT. Добавление заместителя карбоновой кислоты, альдегида или малеимида к мономеру этилендиокситиофена (EDOT) дает исследователям универсальность для создания полимеров с множеством функций.
«Малеимид особенно силен, потому что мы можем делать химические замены щелчком, чтобы получить функционализированные полимеры и биополимеры», — говорит Мартин. Смешивание незамещенного мономера с версией, замещенной малеимидом, приводит к получению материала с множеством мест, куда команда может прикрепить пептиды, антитела или ДНК. «Назовите свою любимую биомолекулу, и вы, в принципе, сможете сделать фильм PEDOT, содержащий любую биофункциональную группу, которая может вас заинтересовать», — говорит он.
Совсем недавно группа Мартина создала пленку PEDOT с прикрепленными антителами к фактору роста эндотелия сосудов (VEGF). VEGF стимулирует рост кровеносных сосудов после травмы, а опухоли захватывают этот белок, чтобы увеличить кровоснабжение. Полимер, который разработала команда, может действовать как датчик для обнаружения сверхэкспрессии VEGF и, следовательно, ранних стадий заболевания, среди других потенциальных применений.
Другие функционализированные полимеры содержат нейротрансмиттеры, и эти пленки могут помочь распознавать или лечить расстройства мозга или нервной системы. Пока что команда создала полимер с дофамином, который играет роль в аддиктивном поведении, а также функционализированные дофамином варианты мономера EDOT. Мартин говорит, что эти био-синтетические гибридные материалы когда-нибудь могут быть полезны для объединения искусственного интеллекта с человеческим мозгом.
В конечном итоге, говорит Мартин, его мечта — иметь возможность адаптировать то, как эти материалы откладываются на поверхности, а затем помещать их в ткани живого организма. «Возможность осуществлять контролируемую полимеризацию внутри живого организма была бы захватывающей».
Короткий URL: https://nexusrus.com/?p=129503
Добавил: