Nicht mehr nur fantastische Stoff für Science-Fiction- Buffs , Cyborg -Technologie ist auf realen elektronischen Haut , Prothetik und ultra Schaltungen bringt uns konkrete Fortschritte . Jetzt Einnahme dieses Mensch-Maschine- Konzept eine beispiellose , sind zukunftsweisende Wissenschaftler auf der harmonischen Mischung Elektronik und Signalverarbeitung im Gehirn , die das Potenzial arbeiten, um unser Verständnis, wie das Gehirn funktioniert verwandeln - und wie man seine verheerendsten Krankheiten zu behandeln.
Ihre Präsentation fand am 248. National Meeting
" Durch die Fokussierung auf den nanoelektronischen Verbindungen zwischen Zellen , können wir Dinge, die niemand zuvor getan hat ", sagt Charles M. Lieber , Ph.D. "Wir sind wirklich in eine neue Größenbereich nicht nur für das Gerät, das aufzeichnet oder stimuliert die Zellaktivität , sondern auch für die gesamte Schaltung . Wir können es wirklich aussehen und sich verhalten wie smart, weichen biologischen Materials , und integrieren sie mit Zellen und Mobilfunknetzen in der Ganzgewebeniveau. Dies könnte um eine Menge von schweren gesundheitlichen Problemen bei neurodegenerativen Erkrankungen in der Zukunft zu erhalten. "
Diese Erkrankungen , wie Parkinson , die eine Fehlfunktion Nervenzellen beinhalten kann, um Schwierigkeiten mit den banalsten und wesentliche Bewegungen, die die meisten von uns für selbstverständlich führen : Gehen, Sprechen , Essen und Schlucken.
Wissenschaftler sind wütend daran, auf den Boden der neurologischen Erkrankungen zu bekommen. Aber sie beinhalten die körper komplexeste Organ - das Gehirn - die weitgehend unzugänglich für detaillierte Echtzeit- Kontrolle ist . Diese Unfähigkeit zu sehen, was in der körpereigenen Kommandozentrale geschieht behindert die Entwicklung wirksamer Behandlungsmethoden für Krankheiten, die von ihm stammen .
Durch die Verwendung von Nanoelektronik, könnte es möglich werden , damit Wissenschaftler zum ersten Mal innerhalb der Zellen Peer finden , was falsch läuft in Echtzeit und im Idealfall zu einer funktionalen Pfad erneut ein.
In den vergangenen Jahren hat sich Lieber gearbeitet, um dramatisch schrumpfen Cyborg Wissenschaft auf ein Niveau, tausendmal kleiner und flexibler als andere bioelektronischen Forschungsanstrengungen ist . Sein Team hat ultradünne Nanodrähte , die überwachen und beeinflussen, was im Inneren Zellen geht vorgenommen . Mit Hilfe dieser Drähte , sie ultraflexible , 3-D- Mesh- Gerüst mit Hunderten von adressierbaren elektronischen Einheiten aufgebaut haben , und sie haben sich lebendes Gewebe auf sie. Sie haben auch entwickelt das kleinste elektronische Sonde überhaupt, dass sogar die schnellste Signalisierung zwischen Zellen aufzunehmen.
Schnellfeuer- Zell-Signal- Steuerungen alle den Bewegungen des Körpers , einschließlich Atmen und Schlucken , die in einigen neurodegenerativen Erkrankungen betroffen sind. Und es ist auf dieser Ebene , wo das Versprechen Liebers jüngsten Arbeiten ins Spiel.
In einem der Labors neuesten Richtungen wird Liebers Team herauszufinden, wie ihre kleinen , ultra-flexiblen Elektronik in das Gehirn zu injizieren und es ihnen ermöglichen, mit der bestehenden biologischen Netz von Neuronen völlig integriert geworden. Sie sind noch in der Anfangsphase des Projekts und sind mit Rattenmodellen arbeiten .
"Es ist schwer zu sagen, wo diese Arbeit wird uns ", sagt er . " Aber am Ende , ich glaube, unsere einzigartigen Ansatz wird uns auf einen Weg , um etwas wirklich revolutionär zu tun. "
Titel
Nanoelektronik trifft Biologie : Vom neuen Tools zur elektronischen Therapeutika
abstrakt
Nanoskalige Materialien ermöglichen einzigartige Möglichkeiten an der Schnittstelle zwischen der physikalischen und Life Sciences, und die Schnittstellen zwischen nanoelektronischer Bauelemente und Zellen, Zellnetzwerken und Gewebe ermöglicht die Kommunikation zwischen diesen Systemen auf der Längenskala relevante biologische Funktion . In diesem Vortrag wird die Entwicklung von Nanodraht- nanoelektronischer Bauelemente und deren Anwendung als leistungsfähige Werkzeuge für die Ableitung und Stimulation von der Ebene einzelner Zellen , Gewebe diskutiert. Zunächst wird eine kurze Einführung in die Nanoelektronik sowie Vergleiche zu anderen Tools Nanodraht dargestellt werden , um die einzigartigen Stärken und Chancen durch aktive elektronische Geräte aktiviert beleuchten. Zweitens Möglichkeiten für die Schaffung von leistungsfähigen neuen Sonden, die die intrazelluläre Aufnahme und Stimulation bei Waagen bisher mit vorhandenen Elektrotechnikendiskutiert nicht möglich. Drittens werden wir eine " out-of -the-box ' Blick zu nehmen und prüfen, Zusammenführung der Nanoelektronik mit Zellnetzwerkenin drei Dimensionen (3D). Wir werden allgemeine Methoden vermittelt und Beispiele von synthetischen ' Cyborg ' Gewebe mit nanoelektronischen Sensorelemente , dass das Aufzeichnen und modulierende Aktivität in 3D für diese entwickelt Gewebe innerviert. Darüber hinaus werden wir diskutieren, Erweiterung dieser nanoelektronische Gerüst Konzepte zur Entwicklung des revolutionären Sonden für akute und chronische Brain Mapping sowie ihr Potenzial als zukünftige elektronische Therapeutika. Die Aussichten für die umfangreichen Applikationen in den Lebenswissenschaften wie die Unterscheidung zwischen Elektronik und lebenden Systemen wird in der Zukunft verschwommen diskutiert.