Elektroničke komponente usađene u ljudsko tijelo mogu služiti za, primjerice, nadziranje razvoja tumora ili pak mogu nadomjestiti oštećeno tkivo. No dosad je njihova integracija i povezivanje s ljudskim tkivom za medicinu predstavljala ogroman izazov.
U najnovijem istraživanju američkih znanstvenika, pronađen je poseban premaz za elektroničke komponente, koji može uvelike pomoći u njihovoj lakšoj integraciji sa živim tkivom.
Ideju za ovaj projekt dobili smo jer smo pokušali spojiti rigidne neorganske mikroelektrode s mozgom, no mozak čine organski, slani i živi materijali. To se nije pokazalo pretjerano dobrim pa smo pomislili da mora postojati bolji način, pojašnjava David Martin, znanstvenik na doktorskom studiju Sveučilišta Delaware i voditelj studije.
Tradicionalni mikroelektronički materijali poput silikona, zlata, nehrđajučeg čelika i iridija, izazivaju ožiljke u tkivu prilikom implantacije. Za aplikacije u mišićima i moždanom tkivu, električni signali moraju teći kako bi ti implantati funkcionirali ispravno, no ožiljci to sprječavaju. Martin i njegov tim sad tvrde da premaz kojeg su otkrili može pomoći upravo u tome.
Počeli smo raditi s organskim elektroničkim materijalima poput konjugiranih polimera koji se koriste u nebiološkim uređajima. Pronašli smo kemijski stabilan primjer koji se nalazi u komercijalnoj prodaji kao antistatički premaz za elektroničke zaslone, pojasnio je Martin.
Nakon testiranja premaza, otkrili su da on ima potrebne osobine nužne za spajanje elektronike s ljudskim tkivom.
Polimer koji su koristili poznat je kao polietilendioksitiopen ili skraćeno PEDOT. Njegovim nanošenjem na elektroničke implantate dramatično je poboljšano njihovo funkcioniranje jer je dva do tri puta smanjen njihov električni otpor, što je rezultiralo i povećanjem kvalitete signala te životnog vijeka baterije kod pacijenata.
Martin i njegov tim nisu tu stali, već su otkrili i kako specijalizirati navedeni polimer, dodavanjem karboksilne kiseline, adelhida ili maleimida umjesto etilendioksitiopen (EDOT) monomera. Takvom zamjenom, Martin i njegov tim dao je raznovrsnost u kreiranju polimera s čitavim nzom različitih funkcija.
Primjerice, otkrili su da je malemid vrlo moćan i da se njegovim dodavanjem u zamjenu za EDOT dobiva materijal na kojeg znanstvenici mogu dodavati peptide, antitijela ili DNK.
Navedite vašu omiljenu biomolekulu i u osnovi možete napraviti PEDOT sloj koji ima bilo koju biofunkcionalnu grupu koja vas interesira, kaže Martin.
Martinov tim je tako napravio PEDOT premaz s antitijelom vaskularnog endotelijalnog faktora rasta (VEGF) ugrađenim u sam premaz. VEGF stimulira rast krvnih tijela nakon ozljede a tumori taj protein otimaju tijelu kako bi snabdjeli vlastite potrebe za ospkrbom krvi.
Drugim riječima, polimer koji su Martin i njegov tim pronašli može služiti i kao senzor za otkrivanje prekomjernog rasta VEGF-a te tako i rane faze raka. To je samo jedna od mogućih primjena.
Drugi funkcionalizirani polimeri u sebi sadrže neurotransmitere pa bi se ti premazi mogli koristiti za otkrivanje ili liječenje mozga ili bolesti živčanog sustava.
Martin i njegov tim napravili su polimer s dopaminom koji igra ulogu u ovisničkom ponašanju.
Martin ističe kako bi takvi biološko-sintetički materijali jednog dana mogli biti korisni u spajanju umjetne inteligencije s ljudskim mozgom.
U konačnici, njegova vizija jest pronaći način kako nanijeti te polimere na površinu elektroničke komponente i onda istu ugraditi u živi organizam.
Sposobnost da se polimerizacija radi na kontroliran način unutar ljudskog organizma bila bi fascinantna, zaključio je Martin.
Studija će biti predstavljena u srijedu na sastanku Američkog društva za kemiju.
Izvor: acs.org
