Nanosensor leest hersencel

Share Button

Onsterfelijkheid door het uitlezen van het menselijk brein en de informatie opslaan in een computer, is weer een stapje dichterbij gekomen. Ook komen praktische hersenimplantaten nu wel heel dichtbij. Dit alles dankzij een biocompatibele array van grafeentransistoren, die van een individuele lichaamscel de signalen kan beluisteren.

Nanosensoren op zenuwcellen zijn nu realiteit. Een stap naar uploaden van onze geest in een computer.

Nanosensoren op zenuwcellen zijn nu realiteit. Een stap naar uploaden van onze geest in een computer

Ruisloze elektrode dankzij grafeen
Onderzoekers van de technische universiteit van München en het Jülich Onderzoekscentrum is het voor de eerste keer gelukt om met een grafeen-gebaseerde transistorarray een lichaamscel te ‘beluisteren’. Belangrijk, want grafeen is in tegenstelling tot silicium bio-compatibel en kan dus veilig worden toegepast in de hersenen. Eerdere pogingen met silicium lukten ook, maar deze techniek is een dood spoor: deze allereerste experimentele sensor van grafeen deed het al even goed als de allerbeste silicium sensor. Silicium is ook te ruisgevoelig voor betrouwbare communicatie met individuele zenuwcellen. Aantrekkelijke kanten van grafeen: het is elektronisch hoogwaardig, chemisch stabiel en biologisch inert, kan gemakkelijk op buigzame ondergrond worden verwerkt en zal, verwacht men, tegen lage kosten op grote schaal worden geproduceerd.

Laagje hartcellen gekweekt op zestien sensors
De array bestond uit zestien zogeheten graphene solution-gated field-effect transistors (G-SGFETs), afgezet op koperfolie door opdamping en daarna afgewerkt met de bekende etstechnieken uit de chipsindustrie. Veranderingen in de elektrische en chemische omgeving beïnvloeden direct de transistors: de stroom door de transistor wordt doorgelaten of juist afgeknepen. Bovenop deze array kweekten de onderzoekers een laagje cellen met eigenschappen als die in de hartspier. De eigenschappen van deze cellen zijn goed bekend. De onderzoekers merkten dat de transistors precies die elektrische signalen doorgaven die deze cellen gewoonlijk afgeven.  Kortom: de transistors werkten nauwkeurig, nu al even nauwkeurig als de beste silicium sensoren. Ook merkten ze een hogere impulsfrequentie als ze bloot werden gesteld aan het stresshormoon norepinefrine. Ook weer zoals deze cellen gewoonlijk doen.

Hersenimplantaten in ontwikkeling
De onderzoekers willen nog meer ruis verwijderen en de techniek naar buigzame dragers overzetten, om zo ook nauwkeuriger verschillende plekken op de cellen  af te kunnen lezen. De meest interessante aanhechtingspunten zijn uiteraard dendrieten, de lange zenuwbanen die de ene zenuwcel met de andere verbinden. Je zou met sensoren die klein en gevoelig genoeg zijn, elk neuron in het brein af kunnen lezen. Of, gemakkelijker, signalen naar neuronen sturen. Bij patiënten met hersenziekten als Alzheimer degenereren bepaalde hersengebieden omdat ze geen elektrische signalen meer van andere hersencellen krijgen, terwijl ze zelf nog gezond zijn. Met een hersenimplantaat kan je dat voorkomen. Nog spectaculairder is een computer-hersen interface. Zo zou je in een fractie van een seconde ingewikkelde berekeningen kunnen uitvoeren. Dit is echter nog steeds zeker tien jaar in de toekomst.

Kunnen blinden in de toekomst weer zien?
Op dit moment werken onderzoekers samen met het Parijse Vision Institute aan biocompatibiliteit van grafeenlagen voor de netvliescellen van blinden (die hierdoor hopelijk uiteindelijk weer zullen kunnen zien) en het Europese onderzoeksprogramma NEUROCARE, dat zich toelegt op het ontwikkelen van buigzame hersenimplantaten op basis van grafeen en andere nanokoolstofverbindingen.

Bron: 
Lucas H. Hess et al., Graphene Transistor Arrays for Recording Action Potentials from Electrogenic Cells, Advanced Materials 2011

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

3 reacties

  1. Frank schreef:

    Wat een fantastische ontwikkeling.
    De toepassingen zijn eindeloos !
    De blinden op den duur weer kunnen laten zien, de doven weer laten horen, de chirurg die al ingeplugd een complexe operatie aan de andere kant van de aarde kan verrichten, of in een baan rond de aarde of op de maan…het kan allemaal.

  2. Maarten schreef:

    Ik weet niet of dit zo’n goeie ontwikkeling is. Er zijn op een gegeven moment inderdaad oneindig veel mogelijkheden, maar ook heel slechte mogelijkheden. En ik ben bang dat die zeker gaan worden gebruikt.

    Kijk maar naar deze docu:
    http://www.youtube.com/watch?v=AdzepK-LVtU

    Gaat daar wel beetje heel ver met sommige dingen, maar er zitten zeker wel kernen van waarheid in. Mindcontrol en dergelijke is in het verleden ook al erg veel onderzoek naar gedaan in opdracht van overheden etc. Dat is een feit. Deze ontwikkeling kan ons in de toekomst misschien veranderen in een willoze kudde vee, beheerst door een selecte groep leiders // de elite.

  3. Frank schreef:

    @Maarten, ik citeer even het personage uit Blade Runner, gespeeld door Harrison Ford: ‘Replicants are like any other machine, they are either a benefit or a hazard…’

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger