Metamateriaali yhdistää katkenneet hermot

Rice yliopiston tutkijoiden kehittämä magnetosähköinen materiaali on ensimmäinen laatuaan, joka pystyy suoraan stimuloimaan hermokudosta

Tutkijat ovat jo pitkään tunnistaneet terapeuttisen potentiaalin käyttää magnetosähköisiä materiaaleja, jotka voivat muuttaa magneettikentät sähkökentiksi ⎯ stimuloidakseen hermokudosta minimaalisesti invasiivisella tavalla ja auttaa hoitamaan neurologisia häiriöitä tai hermovaurioita.

Ongelmana on kuitenkin se, että neuronien on vaikea reagoida tästä muunnoksesta johtuvan sähköisen signaalin muotoon ja taajuuteen.

Rice Universityn neuroinsinööri Jacob Robinson ja hänen tiiminsä suunnittelivat ensimmäisen magnetosähköisen metamateriaalin, joka ei ainoastaan ratkaise tätä ongelmaa vaan voi toteuttaa tarkasti ajoitettua hermostimulaatiota.

Nature Materialsissa julkaistun tutkimuksen mukaan tutkijat osoittivat, että materiaalia voidaan käyttää hermosolujen tarkkaan stimulointiin etänä ja rikkoutuneen iskiashermon aukon umpeen kuromiseen rottamallissa.

Kehitetty metamateriaali perustuu epälineaariseen varauksen siirtoon puolijohdekerrosten läpi, mikä mahdollistaa materiaalin muodostavan tasaisen jännitteen vaihtuvan magneettikentän läsnä ollessa.

Materiaalin ominaisuuksilla ja suorituskyvyllä voi olla syvällinen vaikutus neurostimulaatiohoitoihin, mikä tekee toimenpiteistä huomattavasti vähemmän invasiivisia, Robinson sanoo.

Neurostimulaatiolaitteen implantoinnin sijaan pienet määrät materiaalia voitaisiin yksinkertaisesti ruiskuttaa haluttuun kohtaan. Lisäksi, kun otetaan huomioon magnetoelektriikan sovellusalue laskenta-, tunnistus-, elektroniikka- ja muilla aloilla, tutkimus tarjoaa puitteet edistyneelle materiaalisuunnittelulle, joka voisi edistää innovaatioita laajemminkin.

Tutkijat kokosivat metamateriaalinsa magnetosähköisestä materiaalista, joka koostuu pietsosähköisestä lyijy–zirkoniumtitanaatin kerroksesta, joka on kerrostettu kahden magnetorestriktiivisen metalliseoskerroksen väliin, jota voidaan magnetoida ja demagnetoida nopeasti.

Aiheesta aiemmin:

Pystysuuntainen sähkökemiallinen transistori

Valolla käskyttävä sydämentahdistin

Syövänhoitoa magneettisilla siemenillä