Новый датчик восприятия нервных сигналов способен сделать имплантаты безопаснее

…Но почти все «переходники», существующие сегодня, имеют те или иные серьёзные недостатки. Группа учёных во главе с Мин-юань Чэном (Ming-Yuan Cheng) из сингапурского Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) разработала компактный и надёжный датчик, предназначенный для долговременной имплантации в кору головного мозга.

Датчик нужно имплантировать в субарахноидальное пространство мозга, то есть в область глубиной всего в 1,0–2,5 мм, лежащую между мягкой и паутинной оболочками головного мозга. Слишком громоздкий набор электродов большой высоты способен случайно соприкоснуться с костями черепа и повредить мягкие ткани, поскольку микродвижения датчика и мозга могут не совпадать. Именно поэтому толщина прибора должна быть минимальной.

Доступные наборы электродов для считывания импульсов нервных клеток довольно громоздки, что представляет опасность для клеток коры мозга. (Фото Wikimedia Commons.)

Ранее, чтобы добиться этого, использовали микроскопические электроды, полученные из кремниевой подложки. В итоге максимальная длина электродов была ограничена толщиной подложки — чрезвычайно малой, разумеется. Проблему можно было обойти, создавая трёхмерные комплексы на основе двумерных датчиков, однако сложность и дороговизна таких решений сочеталась с громоздкостью конечной конструкции, неприемлемой для имплантируемой в мозг электроники.

Г-н Чэн и Ко создали набор двумерных датчиков и вставили его в тонкую разрезную кремниевую платформу для сборки. Затем полученную структуру объединили с записывающей поступающие нервные импульсы микросхемой. С первого раза успеха добиться не удалось: электроды датчика и записывающей схемы не получалось корректно совместить, из-за чего пришлось ввести дополнительный соединитель. И даже после этого конечный продукт был довольно компактным, всего 750 мкм в высоту.

Полное сопротивление нового датчика нервных импульсов оказалось значительно выше, чем у представленных на рынке аналогов. То же самое относится и к чувствительности. Тесты на биосовместимость показали, что наличие компонентов датчика даже в крайней близости от нервных клеток не повреждает их мембраны и не подавляет клеточный рост.

Сейчас исследователи заканчивают работу над полной интеграцией нового датчика нервных импульсов с микросхемой, обеспечивающей беспроводную связь с имплантатом, и готовятся к созданию финального устройства, которое можно будет вживлять в кору головного мозга.

Отчёт об исследовании опубликован в Journal of Micromechanics and Microengineering.

Подготовлено по материалам Phys.Org.