Zweedse wetenschappers ontwikkelen elektroden die in levend weefsel groeien

Onderzoekers in Zweden zijn erin geslaagd elektroden te kweken in levend weefsel met gebruikmaking van lichaamseigen moleculen als triggers. Het resultaat dat werd bereikt door een gezamenlijke inspanning van laboratoria van de universiteiten van Linköping, Lund en Göteborg, werd gepubliceerd in het tijdschrift Science. In een persbericht verklaarde de Universiteit van Linköping dat het artikel de weg vrijmaakt voor de vorming van volledig geïntegreerde elektronische circuits in levende organismen.

“Decennialang hebben we geprobeerd elektronica te maken die de biologie nabootst. Nu laten we de biologie de elektronica voor ons maken,” zegt professor Magnus Berggren van het Laboratorium voor Organische Elektronica, LOE, van de Universiteit van Linköping.

Het koppelen van elektronica aan biologisch weefsel is belangrijk om complexe biologische functies te begrijpen, hersenziekten te bestrijden en toekomstige interfaces tussen mens en machine te ontwikkelen. De conventionele bio-elektronica, die parallel aan de halfgeleiderindustrie is ontwikkeld, heeft echter een vast en statisch ontwerp dat moeilijk, zo niet onmogelijk, te combineren is met levende biologische signaalsystemen.

Brein-computer interface moet einde maken aan isolement van patiënten met Locked-in syndroom

Het Locked-in syndroom is een zeldzame neurologische aandoening. Het wordt vaak veroorzaakt door amyotrofische laterale sclerose (ALS), een ongeneeslijke degeneratieve ziekte van het motorische zenuwstelsel.

Geleidend materiaal

Om deze kloof tussen biologie en technologie te overbruggen, hebben onderzoekers een methode ontwikkeld om zachte, substraatvrije, elektronisch geleidende materialen te maken in levend weefsel. Door een gel met enzymen als “assemblagemoleculen” te injecteren, konden de onderzoekers elektroden kweken in het weefsel van zebravissen en medicinale bloedzuigers.

“Contact met lichaamseigen stoffen verandert de structuur van de gel en maakt hem elektrisch geleidend, wat vóór injectie niet het geval is. Afhankelijk van het weefsel kunnen we ook de samenstelling van de gel aanpassen om het elektrische proces op gang te brengen,” zegt Xenofon Strakosas, onderzoeker aan de LOE en de Lund Universiteit en een van de hoofdauteurs van de studie.

De lichaamseigen moleculen volstaan om de vorming van elektroden op gang te brengen. Er is geen genetische modificatie of externe signalen nodig, zoals licht of elektrische energie, wat bij eerdere experimenten wel nodig was. De Zweedse onderzoekers zijn de eersten ter wereld die hierin slagen. Hun studie maakt de weg vrij voor een nieuw paradigma in de bio-elektronica. Waar vroeger geïmplanteerde fysieke objecten nodig waren om elektronische processen in het lichaam op gang te brengen, zal in de toekomst injectie van een viskeuze gel volstaan.