Harvard Wyss Enstitüsü'ndeki bir araştırma ekibi, beyin-bilgisayar arayüzü uygulamaları için canlı bir elektrot işlevi görebilen yumuşak, hidrojel bir iskele geliştirdi. Araştırmacılar elektriği ileten malzemeler kullandılar ve dondurarak kurutma işlemi kullanıp gözenekli, esnek bir yapı iskelesi oluşturdular. Daha sonra iskeleyi insan nöral progenitör hücreleri (NPC'ler) ile tohumladılar ve iskeleleri uzun süre kültürleyerek hücrelerin çeşitli nöronlara ve astrositlere farklılaşmasını sağladılar. Araştırmacılar, ortaya çıkan 'canlı elektrot'un, yumuşak ve esnek doğasının yumuşak nöral dokularla uyum sağlamasına yardımcı olacağı ve hücresel yükünün biyouyumluluğunu ve potansiyel etkinliğini artırmaya yardımcı olacağından beyin-bilgisayar arayüzleri için yararlı olabileceğini umuyor.
Beyin-bilgisayar arayüzleri, sadece birkaç yıl önce bilim kurgu gibi görünen terapötik sonuçların kilidini açmada büyük umut vaat ediyor. Tekerlekli sandalyeleri zihinle kontrol etmekten körlerin görüşünü geri kazanmaya kadar, hastaların refahını artırmaya yönelik fırsatlar çok büyük. Bununla birlikte, teknolojinin hala kat etmesi gereken bir yol var. Bu tür sistemlerde arayüz oluşturan elektrotlar tipik olarak metal kullanılarak yapılır ve serttir, her ikisi de teknolojinin hassas nöral dokularla non-invaziv bir şekilde etkileşime girmesine yardımcı olmaz.
Bu araştırmacılar, sadece esnek değil, aynı zamanda canlı nöral hücrelerle kaplı bir elektrot yaratmak için yola çıktılar ve canlı dokunun muhtemelen diğer canlı dokularla arayüz oluşturmak için en biyouyumlu malzeme olduğu kavramına dayanıyorlar. Araştırmacılar ayrıca hücre yüklü malzemenin, hücre-hücre teması yoluyla elektriksel uyarıları daha doğal bir şekilde ilettiğini düşündüler.
Çalışmaya katılan Christina Tringides, “Bu iletken, hidrojel bazlı yapı iskelesi büyük bir potansiyele sahip. İnsan sinir ağlarının oluşumunu in vitro olarak incelemek için kullanılabilmenin yanı sıra, bir hastanın beyin dokusuyla daha sorunsuz bir şekilde bütünleşen, performanslarını artıran ve yaralanma riskini azaltan implante edilebilir biyohibrit BCI'lerin oluşturulmasını da sağlayabilir.” dedi.
İskelelerini oluşturmak için araştırmacılar bir aljinat hidrojel kullandılar ve son olarak dondurarak kurutma adımından önce elektriksel iletkenlik için bazı karbon nano-materyaller eklediler. Dondurarak kurutma işlemi, dondurarak kurutma sırasında süblimleşen malzemede buz kristalleri oluşturuyor ve hücrelerin girip yaşayabileceği birçok gözenek bırakıyor. Yapı iskelelerini nöral progenitör hücrelerle tohumladılar ve bunlar daha sonra uzun bir kültür periyodu sırasında daha olgun nöral hücrelere farklılaştı.
Araştırmaya katılan başka bir araştırmacı olan Dave Mooney, “İnsan NPC'lerinin iskelelerimizdeki birden çok beyin hücresine başarılı bir şekilde farklılaşması, iletken hidrojelin onlara in vitro büyümelerinde doğru türde bir ortam sağladığını doğrulamaktadır. Beynin canlı modellerinde çoğaltmak için süregelen bir zorluk olduğundan, nöronların aksonlarında miyelinleşmeyi görmek özellikle heyecan vericiydi.” dedi.
Beyin-bilgisayar arayüzleri, sadece birkaç yıl önce bilim kurgu gibi görünen terapötik sonuçların kilidini açmada büyük umut vaat ediyor. Tekerlekli sandalyeleri zihinle kontrol etmekten körlerin görüşünü geri kazanmaya kadar, hastaların refahını artırmaya yönelik fırsatlar çok büyük. Bununla birlikte, teknolojinin hala kat etmesi gereken bir yol var. Bu tür sistemlerde arayüz oluşturan elektrotlar tipik olarak metal kullanılarak yapılır ve serttir, her ikisi de teknolojinin hassas nöral dokularla non-invaziv bir şekilde etkileşime girmesine yardımcı olmaz.
Bu araştırmacılar, sadece esnek değil, aynı zamanda canlı nöral hücrelerle kaplı bir elektrot yaratmak için yola çıktılar ve canlı dokunun muhtemelen diğer canlı dokularla arayüz oluşturmak için en biyouyumlu malzeme olduğu kavramına dayanıyorlar. Araştırmacılar ayrıca hücre yüklü malzemenin, hücre-hücre teması yoluyla elektriksel uyarıları daha doğal bir şekilde ilettiğini düşündüler.
Çalışmaya katılan Christina Tringides, “Bu iletken, hidrojel bazlı yapı iskelesi büyük bir potansiyele sahip. İnsan sinir ağlarının oluşumunu in vitro olarak incelemek için kullanılabilmenin yanı sıra, bir hastanın beyin dokusuyla daha sorunsuz bir şekilde bütünleşen, performanslarını artıran ve yaralanma riskini azaltan implante edilebilir biyohibrit BCI'lerin oluşturulmasını da sağlayabilir.” dedi.
İskelelerini oluşturmak için araştırmacılar bir aljinat hidrojel kullandılar ve son olarak dondurarak kurutma adımından önce elektriksel iletkenlik için bazı karbon nano-materyaller eklediler. Dondurarak kurutma işlemi, dondurarak kurutma sırasında süblimleşen malzemede buz kristalleri oluşturuyor ve hücrelerin girip yaşayabileceği birçok gözenek bırakıyor. Yapı iskelelerini nöral progenitör hücrelerle tohumladılar ve bunlar daha sonra uzun bir kültür periyodu sırasında daha olgun nöral hücrelere farklılaştı.
Araştırmaya katılan başka bir araştırmacı olan Dave Mooney, “İnsan NPC'lerinin iskelelerimizdeki birden çok beyin hücresine başarılı bir şekilde farklılaşması, iletken hidrojelin onlara in vitro büyümelerinde doğru türde bir ortam sağladığını doğrulamaktadır. Beynin canlı modellerinde çoğaltmak için süregelen bir zorluk olduğundan, nöronların aksonlarında miyelinleşmeyi görmek özellikle heyecan vericiydi.” dedi.
Bu rehber yardımcı oldu mu?
DoktorClub’da Keşfet
