Nöronları Minimal İnvaziv Şekilde Uyaran Manyetoelektrik Malzeme

Rice Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, manyetik alanı elektrik alanına dönüştüren manyetoelektrik bir malzeme geliştirdiler. Malzeme, vücuda, bir nöronun yakınına enjekte edilebilecek şekilde formüle edilebiliyor ve daha sonra bölgeye vücut dışından alternatif bir manyetik alan uygulanabiliyor. Manyetik alanlar bu bağlamda oldukça faydalıdır çünkü herhangi bir hasara yol açmadan dokuya kolayca nüfuz edebiliyorlar. Bu manyetoelektrik etki, nöronun yakınında küçük bir elektrik akımı üreterek, istilacı implantlara gerek kalmadan onu etkili bir şekilde uyarıyor. Şimdiye kadar araştırmacılar, teknolojinin farelerde tamamen kopmuş bir siyatik siniri köprüleyebileceğini gösterdi; bu da, nöroprostetikte bir bileşen olarak potansiyele sahip olduğunu öne sürüyor.

Nöral stimülasyonun her türlü ilginç ve heyecan verici terapötik etkisi olabilir, ancak nöral stimülatörlerin implantasyonu invazivdir ve cihaz arızası nedeniyle daha sonra çıkarılmaları veya yalnızca pilin değiştirilmesi gerekir. Hipodermik bir iğneden geçebilecek kadar küçük boyutlarda bulunan, ancak daha sonra vücudun dışına yerleştirilen minimal invaziv bir cihazın etkisi altında benzer bir nörostimülatör etki sağlayan bir maddenin, geleneksel bir implanta göre bazı belirgin avantajları olduğu gözlemlendi.

Araştırmacı Joshua Chen şöyle konuştu: “'Toza benzeyen veya vücudun içine bir tutam yerleştirerek beyni veya sinir sistemini uyarabilecek kadar küçük bir malzeme yaratabilir miyiz?' diye sorduk. Bu soruyu aklımızda tutarak manyetoelektrik malzemelerin nörostimülasyonda kullanım için ideal adaylar olduğunu düşündük. Vücuda kolayca nüfuz eden manyetik alanlara tepki veriyorlar ve bunları elektrik alanlarına dönüştürüyorlar; bu, sinir sistemimizin zaten bilgi aktarmak için kullandığı bir dil.”

Malzeme şunlardan oluşuyor: üzerine platin, hafniyum oksit ve çinko oksitin katmanlandığı iki manyetorestriktif metalik cam alaşımı katmanı arasında piezoelektrik bir kurşun zirkonyum titanat katmanı. Malzemedeki manyetorestriktif bileşenler, alternatif bir manyetik alan uygulandığında titreşiyor. Araştırmaya katılan diğer bir araştırmacı Gauri Bhave, “Bu titreşim, temel olarak piezoelektrik malzemenin şeklini değiştirdiği anlamına geliyor. Piezoelektrik malzeme, şeklini değiştirdiğinde elektrik üreten bir şeydir. Yani bu ikisi birleştiğinde elde ettiğiniz dönüşüm, vücudun dışından uyguladığınız manyetik alanın bir elektrik alanına dönüşmesidir.” dedi.

Şimdiye kadar araştırmacılar, teknolojinin farelerde tamamen kopmuş bir siyatik sinirin işlevini geri getirebildiğini gösterdi.