Objavljeno: 11.05.2018. 12:54

Novi pristup fotoelektrične pobude neurona organskim poluvodičima

U okviru istraživačke jedinice „Novi funkcionalni materijali“ Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore (CEMS), objavljen je znanstveni rad u časopisu Advanced Materials s faktorom utjecaja IF=20.

Znanstvenici u grupi prof. dr. Erica Glowackog, u kojoj kao poslijedoktorand sudjeluje i član CEMS-a Vedran Đerek, predstavili su novi pristup fotoelektričnoj pobudi neurona kod koje se koriste tanki slojevi organskih poluvodiča – jeftinih pigmenata kakvi se koriste u kozmetici i industriji boja.

Ilustracija preuzeta iz članka (https://doi.org/10.1002/adma.201707292)

Ilustracija preuzeta iz članka (https://doi.org/10.1002/adma.201707292)

Ovi pigmenti predstavljaju razred novih funkcionalnih materijala koji su stabilni u fiziološkim uvjetima pa ih nije potrebno zaštititi od utjecaja vode enkapsulacijom. Priroda pobude u potpunosti je kapacitivna, što znači da aktivni materijali, tj. pigmenti ne sudjeluju u kemijskim reakcijama tijekom pobude, stoga je uređaj trajan i ne može unijeti štetne tvari u organizam. Princip rada pokazali su suradnici iz grupe dr. Hanein iz Izraela na modelu slijepih pilećih mrežnica, gdje je in-vitro demonstrirana neurostimulacija neurona mrežnice.

Izračun trodimenzionalne distribucije električnog potencijala oko foto-kapacitivne pobudne elektrode proveo je Vedran Đerek korištenjem softverskog paketa Robin Hood Solver, što je omogućio jedan od autora paketa, Ruđerovac dr. sc. Predrag Lazić.

Uspješan iskorak CEMS-a u bioelektroničkom smjeru uz upotrebu novih funkcionalnih materijala predstavlja motivaciju i za buduća istraživanja u kojima bi bilo moguće koristiti i do sada razvijene i istraživane materijale u okvirima CEMS-a.

Lokalizirana stimulacija neurona na siguran i učinkovit način važna je u istraživanjima, ali i za terapijske svrhe. Trenutno dostupna rješenja utemeljena na mikro i nanoelektrodama, kao i na platformama za dostavu iona za električnu komunikaciju s neuronima, dovela su do bioelektroničkih terapija te otvorila nove istraživačke mogućnosti u području neuroznanosti, no značajno ograničenje ovog pristupa predstavlja potreba dovođenja električnog signala žicama do elektroda na mjestu neurostimulacije.

Motivacija za bežičnim pristupom do mjesta stimulacije dovela je do optogenetičkih pristupa, za što je nužno genetski modificirati ciljane neurone za ekspresiju svjetlosno osjetljivih ionskih kanala. Konvencionalni pristupi rješavanju problema bežičnog dovođenja signala koji ne uključuje genetsku modifikaciju uključuju fotoelektričnu stimulaciju u kojoj su silicijeve sunčeve ćelije mikrometarskih dimenzija vezane s elektrodama za pobudu neurona. Ova rješenja koriste se u kliničkoj primjeni kao umjetne mrežnice koje se ugrađuju slijepim pacijentima s oštećenim fotoreceptorima u mrežnici.

Ova stranica koristi kolačiće

Neki od tih kolačića nužni su za ispravno funkcioniranje stranice, dok se drugi koriste za praćenje korištenja stranice radi poboljšanja korisničkog iskustva.

Za više informacija pogledajte naše uvjete korištenja.

  • Kolačići koji su nužni za ispravno funkcioniranje stranice. Moguće ih je onemogućiti u postavkama preglednika.