Бельгийский исследовательский центр IMEC представил микрочип, позволяющий обеспечить максимально надежное взаимодействие между электроникой и живыми клетками
Бельгийский исследовательский центр IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre – Межвузовский центр микроэлектроники) представил уникальную разработку – микрочип с игольчатыми структурами, которые позволяют обеспечить максимально надежное взаимодействие между электроникой и живыми клетками.
Разработка представляет собой готовый к серийному производству, простой в использовании инструмент для проведения электрофизиологических исследований, например, изучения нарушений функций мозга.
Подробности устройства изобретения публикует сайт Science Daily. Каждая микроигольчатая структура, входящая в структуру чипа, представляет собой контакт для одной клетки и содержит электроды, которые могут с высокой точностью записывать в режиме реального времени электрическую активность каждой отдельной клетки в возбудимой ткани. Примерами таких клеток являются кардиомиоциты (клетки сердца), или нейроны – их связь друг с другом осуществляется посредством электрических импульсов. Изучение электрической активности биологических структур способно пролить свет на взаимодействия клеток при протекании таких нарушений, как болезнь Альцгеймера или паркинсонизм, а также проверить воздействие лекарственных препаратов на клетки сердца при терапии сердечно-сосудистых заболеваний и т.д.
Новый микроигольчатый чип является идеальным инструментом для изучения механизмов связи между клетками. Электроды в нем уменьшены до размеров самих клеток и даже меньше. Они состоят из крошечных игольчатых структур в виде металлического стержня, покрытых слоем оксида. На конце каждой такой иголочки создается проводящий слой из золота или нитрида титана. При взаимодействии клеток с поверхностью чипа клеточная мембрана очень плотно прилегает, создавая тесный контакт с электродом. Такая система улучшает соотношение "сигнал/шум", позволяя точно измерять исходящий сигнал и стимулировать клетку импульсом заданной мощности.
"Мы решили ряд проблем, связанных с использованием микроигольчатого чипа, таких, как поддержание жизнедеятельности клетки во время контакта, защита ее от разрушения электроникой, увеличение надежности контакта. Теперь у нас есть уникальный инструмент для записи и интерпретации сигналов нейронов", – поделился сотрудник Bioelectronic systems, Вольфганг Эберле.
"Мало что известно о функционировании нашего мозга. Каково происхождение эмоций? Как образуются воспоминания? Что является причиной заболеваний головного мозга, таких как болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера? Многие процессы в нашем мозге малоизученны. Известно, что нейроны постоянно образуют новые соединения между собой и разрушают старые. Но как они это делают? Теперь мы сможем получить информацию обо всем этом с помощью микроигольчатого чипа, разработать способы диагностики, а в дальнейшем и лечения заболеваний нервной системы", – заявил директор компании Bio-Nanoelectronics Крис Верштрекен.
