کنترل ابزارها و اندام‌های مصنوعی با استفاده از فرمان‌های مغز همواره به عنوان یکی از جذاب‌ترین زمینه‌های علمی مورد توجه پژوهشگران بوده است. حال استفاده از الکترودهای برپایه نانولوله‌های کربنی در آینده ای نه چندان دور می‌تواند با ماندگاری بالا دستورات مغز را منتقل کند.

به گزارش مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، الکترودهای ساخته شده از نانولوله‌کربنی به خاطر انعطاف پذیری بالایی که دارند برای کاشت در بافت مغزی به عنوان ایمپلنت‌های سیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند و می‌توانند به بیماران مبتلا به ناراحتی‌های عصبی برای دیدن، شنیدن و کنترل اندام‌های مصنوعی کمک کنند. این روش درمانی متکی بر الکترود، برای حس‌کردن سیگنال‌های نورونی و راه‌اندازی فعالیت‌هایی در بیماران مبتلا به صرع و دیگر اختلالات عصبی مفید است. و به کشف سازوکار‌های فرایند شناختی کمک کرده و رابط‌‌های مستقیمی را در مغز ایجاد می‌کند تا بیماران اجازه دیدن، شنیدن یا کنترل اندام‌های مصنوعی را داشته باشند. 

در این دستگاه سیالات با حرکت سریع، نیرویی برای ورود رشته‌های منعطف عایق‌بندی شده به بافت مغز بدون هیچ مسدود شدنی را فراهم می‌کنند. این روش تحویل می‌تواند جایگزین شاتل‌های سخت و ورقه‌های زیست تخریب‌پذیر باشد که در حال حاضر برای تحویل سیم به مغز استفاده می‌شود، که می‌تواند باعث آسیب به بافت حساس در طول مسیر شود. شایان ذکر است که این فناوری موضوع مقاله ای در مجله Nano Letters است.

مطالعات در شرایط آزمایشگاهی و درون‌تن نشان داده است که چگونه دستگاه‌های ریزسیال مایعی ویسکوز را در اطراف الکترود نازک رشته‌ای مجبور به جریان می‌کنند. سیالی با حرکت سریع، به کمک روزنه‌ای کوچک که به بافت منتهی می‌شود، رشته را به آرامی به جلو حرکت می‌دهد. این درحالی است که با وجود انعطاف پذیری بالا، سیم همچنان در بافت به طور مستقیم باقی می‌ماند. درست مثل رشته‌های نودلی که به کمک جریان آبی که در زیرش برقرار است به صورت مستقیم و صاف قرار می‌گیرد.

سیم به آرامی نسبت به سرعت مایع حرکت می‌کند و هیچ اعمال نیرویی در انتهای سیم یا در مکان خاصی از آن صورت نمی‌گیرد. به طوری‌که کشیدگی در تمام بخش‌های الکترود صورت می‌گیرد و نیرو کاملاً یکنواخت توزیع می‌شود. به‌طور کلی کشیدن اجسام منعطف از فشردن آن‌ها راحت‌تر است. به همین دلیل است که قطارها کشیده می‌شوند و تحت فشار قرار نمی‌گیرند. رشته از طریق روزنه‌ای که سه برابر اندازه آن است حرکت می‌کند، اما کوچکی روزنه به اندازه‌ای هست که اجازه عبور مقدار کمی مایع را بدهد. هیچ سیالی به همراه سیم به بافت مغزی منتقل نمی‌شود. شکاف کوچکی بین دستگاه و بافت وجود دارد، بخش کوچکی از رشته در این شکاف سوزن مانند قرار می‌گیرد. این طول بسیار کوتاه و غیرمستقیم به رشته اجازه نفوذ به مغز را داده و از جریان مایع در انتهای آن برای حفظ سختی الکترودهای استفاده می‌شود، همانطور که در بافت حرکت می‌کند. هنگامی که سیم درزمینه‌ای الاستیک قرار دارد و داخل بافت است، توسط مواد ژله مانندی پشتیبانی می‌شود، بنابراین سیم نمی‌تواند به راحتی خم شود.

رشته‌های نانولوله کربنی هدایت الکترون را در هر جهت انجام می‌دهند، اما برای برقراری ارتباط با نورون، هدایت آن‌ها تنها در نوک می‌تواند صورت گیرد. به همین دلیل از رشته‌های عایق استفاده می‌شود و کانال خروجی با قطر دو یا سه برابر قطر الکترود بدون اینکه مقدار زیادی از مایعات وارد آن شود، ایجاد می‌شود.

به گفته پژوهشگران فناوری آن‌ها ممکن است در نهایت برای ورود به داخل مغز به صورت میکروالکترودهای چندگانه استفاده شود. این امر باعث استفاده ایمن‌تر از ایمپلنت‌ها بدون ایجاد آسیب در بافت مغز می‌شود. همچنین امکان قرار دادن تعداد بیشتری الکترود در منطقه‌ای خاص با رویکردهای دیگری عملی خواهد بود.

فناوری‌های همگرا به عنوان یکی از اولویت های معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری مطرح است در همین راستا نیز از ابتدای سال ۹۴ برنامه ترویج و آموزش فناوری‌های همگرا در سایت فناوری‌های همگرا به نشانی nbic.isti.ir آغاز شده است. همچنین ارتقای نقش‌آفرینی حوزه‌های مختلف فناوری برای دستیابی به محصولات نوظهور و با اثرات اقتصادی و اجتماعی بالا، یکی از اقداماتی است که مرکز راهبردی فناوری های همگرا در معاونت علمی در راستای آن فعالیت می کند.

انتهای پیام/25