Grafenový tranzistor přečte buněčné signály

Němečtí vědci z Technické university v Mnichově a z Výzkumného střediska v Juelichu poprvé v historii dokázali detailně zaznamenat elektrické signály, které pocházely ze souboru živých buněk. Signály naměřili s vysokou prostorovou a časovou rozlišovací schopností.

Buňky rozprostřeli v tenké vrstvě na podklad, který byl tvořen polem tranzistorů, ty byly vyrobeny na bázi grafénu. Taková metoda by v budoucnu mohla být klíčová např. pro tvorbu vyspělých neuroimplantátů v mozku v blízkosti oka či ucha, tedy všude tam, kde se vyskytují nervy či nervové buňky a kde je třeba pracovat se signály nervové soustavy. Doposud jsme neměli k dispozici rozhraní pro výměnu signálů mezi součástkami a nervovými buňkami.

Křemík tělu nesedí

Dosavadní křemíková mikroelektronika selhává v prostředí, kde je vlhko a kde neexistují pevné substráty, které by se průběhu času nedeformovaly. V těle je téměř vše v pohybu, tkáně se natahují a různě ohýbají. Součástky připojené k těmto tkáním tedy do tohoto prostředí musejí přirozeně zapadnout. Kombinování křemíku a živých tkání by navíc vedlo k šumu v signálech, taková komunikace by byla špatná a vposledku neúčinná.

Přívětivý grafén

Grafén - jemné šestiúhelníkové pletivo, v jehož uzlech jsou jednotlivé atomy uhlíku - se v bioelektronice ukazuje jako jednoznačně lepší materiálové řešení. Grafén má vynikající elektronické vlastnosti, je chemicky stabilní a vůči biologickým tkáním je netečný. Navíc je možné ho dobře nanášet na pružné substráty a celkem levně produkovat v prakticky neomezených množstvích.

Němečtí vědci v časopise Advanced Materials nedávno popsali svůj pokus, při kterém pracovali s 16 grafénovými tranzistory řízenými elektrickým polem a vybavenými branami na bázi roztoku. Všechny elektrochemické změny v těsném okolí tranzistorů se pak citlivě promítaly do změn proudů, které součástkami protékaly. Na toto pole tranzistorů pak vědci nanesli buňky, které se podobají buňkám srdečního svalu. Tak mohli v čase přesně monitorovat elektrické signály jednotlivých buněk s rozlišením až desítek milisekund.

V budoucnosti chceme pomáhat postiženým lidem s neurologickou dysfunkcí lépe než dnes, bioelektronická rozhraní proto budou nezbytností. Vědci se teď zabývají i dalšími úkoly - např. chtějí napojit grafenové součástky na nervové buňky oční sítnice.

Zdroj: Physorg.com