Con il crescente interesse scientifico e medico per la comunicazione con il sistema nervoso, cresce la domanda di dispositivi biomedici in grado di registrare e stimolare meglio il sistema nervoso, oltre a fornire farmaci e biomolecole in dosaggi precisi.

I ricercatori dell'Università di Houston e della Pennsylvania State University hanno riportato una nuova tecnica di fabbricazione per dispositivi neurali biocompatibili che consentono una regolazione più precisa delle prestazioni elettriche delle sonde neurali, insieme a proprietà migliorate per la somministrazione dei farmaci.

"Per anni, gli scienziati hanno cercato di interagire con il sistema nervoso, per diagnosticare il morbo di Parkinson, epilessia, sclerosi multipla, tumori cerebrali e altri disturbi e malattie neurali prima, " disse Mohammad Reza Abidian, professore associato di ingegneria biomedica all'UH e autore principale di un articolo che descrive la tecnica di fabbricazione sulla rivista Materiale avanzato . "Nel nostro laboratorio creiamo micro e nano dispositivi per comunicare con i neuroni".

Abidian ha affermato che il nuovo metodo di fabbricazione consente ai ricercatori di controllare con precisione la morfologia superficiale delle microcoppe polimeriche conduttrici, migliorare le prestazioni. Hanno utilizzato metodi di elettrogetto ed elettrodeposizione per fabbricare microcoppe polimeriche conduttrici sulla superficie della bioelettronica.

"Abbiamo scoperto che variando la quantità di corrente elettrica e la lunghezza del tempo di deposizione di questi polimeri conduttori, possiamo cambiare la dimensione, spessore e rugosità, che è legato alle proprietà elettriche del polimero, " ha detto. "Mostriamo che la conduzione di microcoppe polimeriche può migliorare significativamente le prestazioni elettriche dei bioelettrodi".

I polimeri tipici sono spesso usati come materiale isolante perché generalmente non conducono elettricità. La scoperta dei polimeri a conduzione elettronica negli anni '70 è stata riconosciuta con il premio Nobel per la chimica nel 2000.

"Il requisito principale dei dispositivi neurali è fornire elettrodi ad alta densità che siano biologicamente compatibili con il tessuto neurale, trasducono efficacemente i segnali biologici in segnali elettronici, e rimangono funzionali per lunghi periodi di tempo, " hanno scritto i ricercatori.

Ma la tecnologia attuale si basa ancora su materiali metallici, che sono altamente conduttivi ma incompatibili con il tessuto neurale. La miniaturizzazione richiesta per i dispositivi limita anche le prestazioni elettriche, ha detto Abidian.

polimeri conduttori, in contrasto, imitano meglio il tessuto biologico in quattro modi:le loro proprietà meccaniche morbide simulano quelle delle strutture biologiche; la loro conduttività mista elettronica/ionica favorisce un'efficiente trasduzione del segnale; la loro trasparenza consente l'utilizzo simultaneo di tecniche di analisi ottica; e la loro facile funzionalizzazione con biomolecole aiuta a sintonizzare le risposte biologiche.

Il nuovo metodo di fabbricazione prevede l'elettrospray di polimicrosfere monodisperse su substrati d'oro, seguito da un processo di polimerizzazione elettrochimica. Quindi i ricercatori controllano il campo elettrico applicato per la fabbricazione di microcoppe polimeriche conduttrici, Abidian ha detto, che a sua volta ha permesso loro di controllare la morfologia della superficie.