تولید نانوزیست‌حسگرهای الکتروشیمیایی برای پایش مغز

پایش مغز برای سنجش وضعیت عملکرد آن بسیار حیاتی بوده و در حال حاضر از حسگرها برای این کار استفاده می‌شود. فعالیت مولکول دوپامین در مغز با عملکردهای مهمی مانند انگیزش، کنترل حرکتی، تقویت و پاداش همراه است. محققان و پزشکان معمولاً فعالیت انتقال دهنده عصبی در مغز را از طریق میکروحسگرهای الکتروشیمیایی ساخته شده از کربن کنترل می‌کنند. با این حال، به دلیل محدودیت حساسیت، میکروحسگرهای موجود می‌توانند تنها تغییرات شدید سطح دوپامین را تشخیص دهند. آنها همچنین می توانند تنها اطلاعات یک سایت در مغز را ضبط کنند.

به تازگی محققان حسگرهای زیستی‌نانومقیاسی ساختند که می‌تواند به تشخیص مولکول‌های زیستی مانند دوپامین در غلظت‌های کمتری از آنچه امروز امکان پذیر است، کمک کند.

برای نقشه‌برداری چند نقطه‌ای از فعالیت‌های دوپامین در مغز، تیم تحقیقاتی این پروژه، به تازگی میکروحسگرهای مسطحی با استفاده از نانومواد کربنی، به نام کربن نانوگرافیتی، تولید کرده‌اند.

داوود شهرجردی، دانشیار مهندسی برق و کامپیوتر و محقق اصلی این پروژه می‌گوید: «ما از روش‌های نانوساخت، مشابه روش‌های ساخت تراشه در لوازم الکترونیکی مصرفی، برای ایجاد مجموعه‌ای از میکروحسگرهای مسطح الکتروشیمیایی استفاده می‌کنیم.»

 وی افزود: «حسگرهای ما در مقایسه با سلول‌های نرونی، کوچک هستند و می‌توانند برای ثبت با وضوح مکانی بالاتر، به کار گرفته شوند.»

یکی از دستاوردهای مهم این تیم تحقیقاتی آن است که می‌توان عملکرد این حسگر را با مهندسی ساختار ماده کربن نانوگرافیتی تنظیم کرد. جزئیات مربوط به توسعه این حسگر در مقاله‌ای در نشریه Scientific Reports شرح داده شده است.

شهرجردی می‌گوید: «نتایج کار پیشین ما نشان می‌داد که اگر ولتاژ کار را کاهش دهیم، عملکرد حسگر بدون تغییر می‌ماند، زیرا عملکرد حسگر توسط ساختار مواد کنترل می شود.»

با این وجود، این تیم مشاهده شگفت انگیزی داشتند به این شکل که دامنه خروجی حسگر در پاسخ به مولکول‌های دوپامین، با کاهش ولتاژ کار، افزایش می‌یابد.

شهرجردی گفت: «ما از بررسی چشم اندازهای این فناوری جدید حسگری خود برای مطالعات آینده مغز هیجان زده‌ایم.»