Graphene đã liên kết thành công với các nơ-ron trong não

Các nhà khoa học từ lâu vẫn đi tìm một cách để cấy các điện cực liên kết với các tế bào thần kinh (nơ-ron) vào não người. Nếu thành công, ý tưởng đó sẽ có ý nghĩa rất lớn đối với việc điều trị bệnh Parkinson và các rối loạn thần kinh khác. Tháng trước, một nhóm nghiên cứu từ Ý và Anh đã tiến được một bước lớn bằng việc chứng minh graphene, vật liệu kỳ diệu được ưa thích nhất trên thế giới, có thể liên kết thành công với các tế bào thần kinh.

graphene-successfully-implant-2

Phát hiện này có thể giúp phục hồi chức năng cho bệnh nhân Parkinson (Ảnh: ktdesign/Shutterstock)

Các nỗ lực trước đây của các nhóm khác sử dụng graphene qua xử lí đã tạo được một giao diện có một tín hiệu rất thấp đối so với tỉ lệ nhiễu. Nhưng một nỗ lực cộng tác liên ngành từ Đại học Trieste và Trung tâm graphene Cambridge vừa phát triển được một điện cực cải tiến đáng kể bằng cách làm việc với graphene chưa xử lí.

Giáo sư Laura Ballerini từ Đại học Trieste của Ý cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi đã liên kết graphene với nơ-ron một cách trực tiếp. Sau đó, chúng tôi kiểm tra khả năng tạo ra tín hiệu điện của nơ-ron được biết là đại diện cho hoạt động não và phát hiện ra rằng các nơ-ron vẫn duy trì các thuộc tính ra tín hiệu nơ-ron không đổi. Đây là nghiên cứu chức năng đầu tiên của hoạt động khớp thần kinh nơ-ron sử dụng các vật liệu dựa trên graphene chưa được phủ”.

Trước khi thử nghiệm với chất nền dựa trên graphene (GBS), các nhà khoa học đã cấy các vi điện cực dựa trên vonfram và silic. Các thử nghiệm chứng minh ý tưởng đã thành công nhưng các vật liệu này dường như vẫn mắc các lỗi nghiêm trọng tương tự. Phản ứng của cơ thể đối với chấn thương cấy ghép là hình thành mô sẹo, ức chế tín hiệu rõ ràng đi qua. Các cấu trúc này cũng dễ bị mất kết nối do độ cứng của vật liệu, điều không phù hợp với một môi trường hữu cơ bán lỏng.

Graphene tinh khiết đầy hứa hẹn vì vật liệu này dẻo, không độc và không làm suy yếu các hoạt động tế bào khác.

Các thử nghiệm của nhóm trên tế bào não chuột nuôi cấy cho thấy các điện cực graphene chưa xử lí liên kết tốt với các nơ-ron, truyền các xung điện một cách bình thường mà không có phản ứng bất lợi nào như quan sát trước đó.

Tính tương thích sinh học của graphene có thể cho phép nó được sử dụng để chế tạo vi điện cực graphene có thể giúp đo, khai thác và kiểm soát các chức năng não bị suy yếu. Nó có thể sử dụng để phục hồi các chứng năng cảm giác bị mất để điều trị chứng tê liệt, điều khiển các thiết bị giả như chi giả cho người cụt chi và thậm chí kiểm soát hoặc giảm nhẹ tác động các xung điện mất kiểm soát gây nên các rối loạn vận động như bệnh Parkinson hay động kinh.

“Chúng tôi hiện đang tham gia vào nghiên cứu tuyến đầu trong công nghệ graphene hướng tới các ứng dụng sinh hóa. Trong tình huống, việc phát triển và chuyển dịch trong thần kinh học của các thiết bị sinh học hiệu năng cao dựa trên graphene đòi hỏi việc khai thác tương tác giữa các tấm hiển vi và nano graphene với cỗ máy ra tín hiệu phức tạp của các tế bào thần kinh. Công trình của chúng tôi chỉ là bước đi đầu tiên theo hướng đó”, Maurizio Prato từ Đại học Trieste chia sẻ.

Kết quả của nghiên cứu gần đây đã được công bố trên tạp chí ACS Nano. Nghiên cứu được tài trợ bởi Graphene Flagship, một sáng kiến của châu Âu nhắm mục tiêu kết nối các lĩnh vực lý thuyết và thực tế và giảm thời gian các sản phẩm graphene ở lại trong các phòng thí nghiệm trước khi được mang ra thị trường.

Comments

comments