Немцы напечатали микроэлектроды на мармеладках

Немецкие исследователи научились печатать гибкие массивы микроэлектродов прямо на мягких поверхностях и продемонстрировали это печатью на мармеладе. С помощью такого массива электродов удалось зарегистрировать электрическую активность живых клеток в лабораторных условиях, рассказывают авторы в журнале npj Flexible Electronics.

Массивы микроэлектродов используют для наблюдения за электрической активностью или стимуляции живых клеток, в том числе нейронов и мышц. Это позволяет изучать механизмы передачи сигналов и зависимость сигналов от разных стимулов прямо в организме. Пока при создании таких электродов их разработчиками приходится сталкиваться с множеством проблем: механические свойства таких массивов должны быть похожи на свойства окружающей ткани в месте имплантации, а используемые материалы должны быть биосовместимыми и не вызывать реакцию отторжения. Кроме того, методы создания массивов микроэлектродов обычно довольно сложны и специфичны для конкретной конструкции электрода.

Ученые под руководством Бернарда Вольфрума (Bernhard Wolfrum) из Мюнхенского технического университета разработали метод печати гибких массивов микроэлектродов прямо на поверхности различных мягких материалов с струйного принтера. Предложенная авторами схема состоит из трех слоев: сначала печатается основа электрода из чернил с серебряными частицами, затем центральный проводящий слой из чернил с углеродными наночастицами, а над ним создается последний слой из полиимида.

Исследователи продемонстрировали печать электродов на различных подложках — полидиметилсилоксане, различных гидрогелях на основе агарозы или желатина, и даже на мармеладных таблетках, полученных из расплавленных мармеландых мишек. Поскольку ученые создали чернила на водной основе, в случае с печатью на полидиметилсилоксане им пришлось модифицировать гидрофобную поверхность полимера веществом, увеличивающим ее смачиваемость.

Исследователи протестировали возможности созданных ими массивов микроэлектродов с помощью клеток сердечной мышцы. Они выращивали клетки на поверхности массива, а через несколько дней подключали электроды к измерительной схеме и регистрировали произвольно создаваемые клетками потенциалы действия.

Недавно шведские ученые представили другой способ создания гибких массивов микроэлектродов. Они использовали нанопровода, состоящие из диоксида титана, которые покрыли слоем золота. Ученые протестировали прототип электродов, имплантировав их в головной мозг мыши, и смогли наблюдать за мозговой активностью в течении трех месяцев.

Григорий Копиев