Utilizzando una serie di meccanismi biologici, I ricercatori dei Sandia National Laboratories hanno creato collegamenti di nanotubi polimerici che assomigliano alla struttura di un nervo, con molti filamenti in uscita pronti a raccogliere o inviare impulsi elettrici.

"Questa è la prima dimostrazione di proteine ​​naturali che assemblano polimeri creati chimicamente in strutture complesse che i macchinari moderni non possono duplicare, ", ha affermato George Bachand, ricercatore dei Sandia National Laboratories.

Il co-ricercatore di Sandia Wally Paxton ha affermato:"Questa è la scienza fondamentale, ma una possibilità che vediamo, lungo la strada, consiste nell'utilizzare strutture artificiali morbide come queste per interfacciarsi in modo indolore con le strutture nervose del corpo".

Attualmente, elettrodi rigidi che causano infiammazione vengono utilizzati per penetrare nel tessuto nervoso cercando di comunicare con un arto artificiale, Lui ha spiegato. Anziché, in una futura applicazione, la rete polimerica potrebbe essere utilizzata per estendere il nervo, fornendo un'interfaccia protesica più delicata.

Proteine ​​come le scope incantate della Disney

Creazione della struttura neurale, irraggiungibile con le normali tecniche di fabbricazione, inizia alterando il comportamento delle proteine ​​motorie della chinesina, macchine biologiche che si trovano in ogni cellula umana. Questi minuscoli motori trasportano normalmente il materiale da una parte all'altra di una cellula, portandoli su cosa, nella videografica, è raffigurato come un corpo verticale con due gambe. Questi avanzano lungo i microtubuli proteici che formano la struttura cellulare. L'intenzionalità dei motori ricorda quella delle scope incantate di Fantasia di Disney, portando incessantemente secchi d'acqua su per le scale del castello.

capovolgendo la macchina della natura, i ricercatori hanno utilizzato tecniche note per incollare le "spalle" dei motori kinesin su un substrato di vetro. Questo impedisce ai loro corpi di viaggiare, ma le loro "gambe" sopra di loro continuano i loro movimenti vigorosi. Questi passano i microtubuli sopra di loro, come un pubblico che fa crowdsurfing intrattenitori con le mani alzate.

Nella fase successiva del laboratorio, questi microtubuli proteici itineranti, micron di lunghezza, incontrare sfere polimeriche relativamente grandi, decine di micron di diametro, inserito dai ricercatori.

"A quel punto, abbiamo strutture che vogliono lavorare—i microtubuli alimentati dalla chinesina—e qualcosa su cui vogliono lavorare—le sfere, "Ha detto Paxton.

I microtubuli, pre-rivestito con una sostanza appiccicosa, staccare i nanotubi polimerici dalla sfera che si allungano mentre i motori kinesin viaggiano. Il processo assomiglia a fili filamentosi di formaggio che si allungano quando un pezzo di pizza viene rimosso da una padella, disse Paxton.

Man mano che i nanotubi si allungano e si reticolano, formano strutture tanto complesse da ricordare le luci di una città vista di notte da un aereo in quota. Le reti vanno da centinaia di micrometri a decine di millimetri di dimensione totale e sono composte da tubi da 30 a 50 nanometri di diametro.

"Uno degli obiettivi del nostro lavoro è realizzare un artificiale, struttura neurale altamente ramificata, " ha detto Bachand. "Il passo successivo è, possiamo collegarli insieme? La risposta è, i motori dovrebbero farlo naturalmente. E due di queste reti, uniti insieme, avrebbero l'auto-guarigione incorporata in loro. I motori non smettono mai di funzionare finché non esauriscono il carburante. Un ramo neurale si rompe, e poi un motore può agire su quell'area per produrre un nuovo ramo."

Anche l'inserimento dei punti quantici si è dimostrato stabile, il che significa che la luce potrebbe essere utilizzata per trasportare informazioni attraverso la struttura così come l'elettricità.

Un articolo è stato pubblicato ad aprile sulla rivista Nanoscala .