Гибридные нанотрубочные электроды для более безопасных нейроинтерфейсов
Исследователи разработали новый тип микроэлектродов для интерфейсов «мозг-компьютер», которые сочетают высокую электропроводность с мягкостью, снижая повреждение тканей мозга.
Проблема и решение
Традиционные микроэлектроды сталкиваются с компромиссом: жесткие металлические или кремниевые электроды хорошо проводят сигнал, но повреждают ткани, а мягкие полимерные — хуже передают сигнал. Команда под руководством доцента Чон Г. Ока и доктора Мэсуна Има создала электрод, который решает эту проблему.
Конструкция электрода
Устройство представляет собой трёхмерные «леса» из углеродных нанотрубок (УНТ), встроенных в эластичную полимерную основу. Полученные массивы:
- Проводят электричество, как металлы.
- Гибкие, как мягкие ткани.
- Примерно в 4000 раз мягче кремния и в 100 раз мягче полиимида.
Результаты исследования
Результаты опубликованы онлайн в журнале Advanced Functional Materials 27 июня 2025 года.
Ключевые преимущества:
- Стабильная имплантация и запись: Массивы обеспечили стабильное введение в ткани мозга и точную запись зрительных реакций в экспериментах на мышах.
- Сниженное воспаление: По сравнению с вольфрамовыми микроэлектродами, массивы УНТ показали значительное снижение воспалительного ответа.
- Долгосрочная совместимость: После имплантации на один месяц массивы УНТ вызывали меньшую активацию астроцитов и микроглии (клеток иммунного ответа), чем обычные электроды.
Перспективы применения
Технология открывает возможности для:
- Визуальных протезов (для пациентов с дегенерацией сетчатки или повреждением зрительного нерва).
- Кортикальных имплантатов для нейроинтерфейсов.
- Исследования зрительного восприятия в нейробиологии.
Как отмечает доктор Ок, доработка технологии для считывания зрительного внимания может привести к прорывам в:
- системах коммуникации, управляемых мозгом,
- ретинальных протезах («бионическом глазе»),
- immersive AR/VR-опыте.
Дальнейшие цели
В долгосрочной перспективе исследователи планируют уменьшить размеры массивов до субклеточных масштабов для записи сигналов мозга с более высоким разрешением. Эти разработки могут лечь в основу биоэлектронных устройств следующего поколения для восстановления или улучшения зрения через прямое соединение с мозгом.