การทำงานของสมองสามารถตรวจสอบได้แบบเรียลไทม์ด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นขนาดเล็กได้ตามการศึกษาใหม่ที่ทำในหนู
วันหนึ่งอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถนำมาใช้ในการทำแผนที่การทำงานของสมองหรือแม้แต่กระตุ้นกิจกรรมเพื่อช่วยรักษาผู้ที่มีความผิดปกติเช่นโรคพาร์คินสันนักวิทยาศาสตร์กล่าวเสริม
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมนั้นเข้มงวด แต่นักประดิษฐ์ได้พัฒนาความยืดหยุ่นและเมื่อเร็ว ๆ นี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นได้- อุปกรณ์ใหม่เหล่านี้อาจนำไปสู่หน้าจอวิดีโอที่สามารถม้วนหรือพับเพื่อให้พอดีกับกระเป๋า
วิธีหนึ่งที่สำคัญทางอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นสามารถใช้ได้คือแอปพลิเคชันภายในร่างกายซึ่งพวกเขาสามารถช่วยตรวจสอบและจัดการกับเนื้อเยื่อที่มีชีวิต อย่างไรก็ตามกระแสไฟฟ้าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นมักจะแบนแผ่นที่ออกแบบมาเพื่อนอนบนพื้นผิว
เช่นนี้สามารถวางแผ่นลงในร่างกายได้โดยการตัดร่องลงในเนื้อเยื่อที่อย่างน้อยก็กว้างเท่ากับแผ่นตัวอย่างเช่นการตัดร่องลงในผิวหนังหรือกะโหลกศีรษะของบุคคล “ มันเป็นเรื่องยาก แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนและเปราะบางเมื่อมีการส่งมอบ” เขากล่าว "ขั้นตอนดั้งเดิมทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการผ่าตัดที่จะทำให้การเปิดเท่ากับขนาดของโครงสร้าง"
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นพอที่จะยัดเข้าไปในเข็มของเข็มฉีดยา - หลอดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมีขนาดเล็กเพียงประมาณ 100 ไมครอนหรือความกว้างเฉลี่ยของเส้นผมมนุษย์ -10 เทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนชีวิตของคุณ-
"อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นตาข่ายใหม่ของเรามีความยืดหยุ่นมากกว่า 1 ล้านเท่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น"ลีเบอร์บอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต
อุปกรณ์ใหม่เริ่มต้นเป็นแผ่นแบนเล็ก ๆ เกี่ยวกับขนาดของแสตมป์ไปรษณีย์ที่ทำจากขั้วไฟฟ้าโลหะและสายซิลิโคนซึ่งแต่ละนาโนเมตรหรือพันล้านมีความหนาหนึ่งเมตร แผ่นเหล่านี้เป็นตาข่ายเหมือนลวดไก่ซึ่งประกอบด้วยพื้นที่ว่างประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์
เซ็นเซอร์ที่หลากหลายสามารถรวมเข้ากับตาข่ายเหล่านี้ได้ ในการป้อนข้อมูลจากเซ็นเซอร์เหล่านี้ออกไปด้านหนึ่งของแต่ละตาข่ายมีแผ่นโลหะที่นักวิจัยสามารถเชื่อมต่อสายไฟภายนอกได้
เมื่อแขวนอยู่ในของเหลวที่ถูกดึงเข้าไปในเข็มฉีดยาตาข่ายจะม้วนขึ้นเป็นรูปทรงของท่อ หลังจากที่พวกเขาถูกฉีดพวกเขากลับไปที่รูปร่างดั้งเดิมของพวกเขาในเวลาน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมง
“ เราสามารถส่งมอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นได้อย่างแม่นยำเหล่านี้ผ่านการฉีดยากระบอกทั่วไปลงในวัสดุที่อ่อนนุ่ม 3D ทุกชนิด” ลีเบอร์กล่าว "กระบวนการฉีดและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความสามารถพิเศษไม่ได้ทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างเป้าหมาย"
ในการทดลองนักวิทยาศาสตร์ฉีดตาข่ายเหล่านี้เป็นสองภูมิภาคที่แตกต่างกันในหนูที่มีชีวิต “ เมื่อเราฉีดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ลงในสมองของเมาส์โดยแทบไม่มีเลือดออกและบันทึกกิจกรรมสมองได้สำเร็จเรารู้ว่าเรากำลังทำอะไรที่น่าตื่นเต้นมาก” ลีเบอร์กล่าว
ธรรมชาติที่ยืดหยุ่นและบางของสายไฟและคุณภาพที่มีรูพรุนของตาข่ายช่วยให้อุปกรณ์รวมเข้ากับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตที่ถูกฝังอยู่ภายใน “ ไม่มีเนื้อเยื่อแผลเป็นหรือการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันรอบ ๆ อิเล็กทรอนิกส์ตาข่ายที่ยืดหยุ่นเป็นพิเศษหลายเดือนหลังจากการฝังซึ่งตรงกันข้ามกับการทำงานทั้งหมดจนถึงปัจจุบันด้วยโพรบที่มีขนาดใหญ่และเข้มงวดมากขึ้น” ลีเบอร์กล่าว "นี่อาจเป็นการเปลี่ยนแปลงสำหรับวิทยาศาสตร์สมองและการแพทย์"
อุปกรณ์เหล่านี้สามารถสร้างเครือข่ายกับเซลล์ประสาทที่มีสุขภาพดีในสมองของเมาส์และตรวจสอบกิจกรรมของพวกเขา การตั้งค่าที่ใช้นั้นเล็กกว่าและเบากว่าธรรมดามากระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ฝังอยู่ในสมอง- “ มันช่วยให้เมาส์ทำงานได้ค่อนข้างเป็นธรรมชาติโดยไม่มีน้ำหนักอยู่บนหัว” ลีเบอร์กล่าว
ในอนาคตนักวิจัยต้องการดูว่าอุปกรณ์ที่ฉีดได้ของพวกเขายังคงมีเสถียรภาพสำหรับช่วงเวลาที่ยาวนานในร่างกายหรือไม่ การปลูกถ่ายทางการแพทย์ดังกล่าวสามารถช่วยบันทึกและกระตุ้นกิจกรรมในสมองเช่นในภูมิภาคที่ได้รับความเสียหายโรคพาร์กินสันลีเบอร์กล่าว Mesh Electronics สามารถเข้าไปในดวงตาและรวมกับการบำบัดเซลล์ต้นกำเนิดเขากล่าวเสริม
ในการทดลองอื่น ๆ นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถฉีดและรวมตาข่ายของพวกเขาเข้ากับโครงสร้างสังเคราะห์ที่หลากหลายเช่นโพรงภายในบล็อกยางซิลิโคน พวกเขาแนะนำว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบฉีดสามารถใช้ในการตรวจสอบโครงสร้างเทียมด้วยเซ็นเซอร์การกัดกร่อนและเซ็นเซอร์ความดัน
นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่ามากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของอุปกรณ์ทำงานหลังการฉีด ถึงกระนั้นพวกเขาก็ต้องการที่จะประสบความสำเร็จโดยรวมในอนาคตซึ่งเกี่ยวข้องกับปัจจัยต่าง ๆ เช่นความเร็วที่ดีที่สุดสำหรับการฉีด อย่างไรก็ตามลีเบอร์ตั้งข้อสังเกตว่าแม้ที่ 90 เปอร์เซ็นต์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตาข่ายของพวกเขาดีกว่าสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์มากกว่าโพรบสมองทั่วไปซึ่งหลายแห่งล้มเหลวในการทำงานเมื่อเวลาผ่านไปเพราะพวกเขาทำลายสมองที่พวกเขาฝังอยู่
นักวิทยาศาสตร์ให้รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาทางออนไลน์ในวันนี้ (8 มิถุนายน) ในวารสาร Nature Nanotechnology
ติดตาม วิทยาศาสตร์สด@livescience-Facebook -Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด-
