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Nanotecnologia

Chip neural usa tubos semicondutores para domar neurônios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/03/2011

Chip neural usa tubos semicondutores para domar neurônios
Ao serem guiados, os neurônios conectam-se uns aos outros para formar uma rede neural cujo funcionamento pode ser observado em detalhe.
[Imagem: ACS/Nano]

Chip neural

Cientistas descobriram uma nova técnica para a criação de redes neurais reais, usando neurônios vivos.

Eles criaram minúsculos tubos, com o diâmetro interno equivalente ao diâmetro de um axônio, a parte alongada da célula neural.

Ao colocar células cerebrais de camundongos nos entroncamentos abertos desses tubos, as células começaram a crescer e estender seus "tentáculos" no interior dos tubos.

"Nós também observamos que os neurônios são atraídos pela topografia tubular mesmo na ausência de fatores de adesão. Eles podem ser guiados para passar através do tubo durante seu processo de crescimento, gerando redes neurais bem definidas," afirmam Minrui Yu e seus colegas da Universidade de Wisconsin, nos Estados Unidos.

Ao serem guiados, os neurônios conectam-se uns aos outros para formar a rede.

Interfaces neurais

A estrutura fornece uma espécie de ambiente 3D para o crescimento das células, muito mais parecido com seu ambiente natural no organismo do que a forma tradicional de cultura, em que as células crescem de forma planar sobre um disco de Petri.

Isto transforma o aparato em uma ferramenta importante para o estudo de doenças neurológicas e para o teste de novos medicamentos.

Mas também abre caminho para pesquisas no campo das interfaces neurais, que visam interligar equipamentos eletrônicos ao corpo humano, por exemplo, para o controle de próteses e membros artificiais.

Os tubos são feitos com camadas concêntricas de germânio (Ge) e silício (Si), os dois materiais semicondutores mais utilizados na eletrônica. "Nossos experimentos mostraram que o substrato SiGe e o processo de fabricação dos tubos são biologicamente viáveis para as células neuronais," afirmam os pesquisadores.

Como os tubos são muito finos, o corpo principal da célula não consegue entrar neles - somente as ramificações se estendem pelos tubos. Este é o aspecto mais interessante para dirigir o crescimento das redes neurais.

Redes neurais

Os cientistas verificaram que as células crescem e se interconectam mesmo quando os tubos têm desenhos geométricos complexos.

Os tubos lembram muito a mielina natural que recobre os neurônios, tanto em termos físicos quanto elétricos - eles isolam os neurônios entre si.

Os pesquisadores planejam agora incorporar eletrodos na saída dos tubos para verificar se os neurônios estão realmente se comunicando. Por meio desses eletrodos será possível injetar sinais e observar o comportamento das células individuais e de seus agrupamentos.

Como os tubos são transparentes, os cientistas aventam a possibilidade de que eles sejam estimulados através de neuritos sensíveis à luz inseridos por engenharia genética.

Bibliografia:

Artigo: Semiconductor Nanomembrane Tubes: Three-Dimensional Confinement for Controlled Neurite Outgrowth
Autores: Minrui Yu, Yu Huang, Jason Ballweg, Hyuncheol Shin, Minghuang Huang, Donald E. Savage, Max G. Lagally, Erik W. Dent, Robert H. Blick, Justin C. Williams
Revista: ACS Nano
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nn103618d






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