Điện cực mềm và dẻo như cao su giúp đọc tín hiệu điện trong não bộ hiệu quả hơn

 

Trong y học, biện pháp cấy ghép điện cực vào não bộ thường được áp dụng trong việc kiểm soát cánh tay giả hay theo dõi hoạt động thần kinh. được đánh giá là mang lại hiệu quả cao. Mới đây, các nhà khoa học đã phát triển loại thiết bị điện cực có cấu tạo mềm và dẻo như cao su, được đánh giá là mang lại hiệu quả cao hơn so với điện cực bằng vật liệu kim loại thông thường.

Thông thường, vật liệu được sử dụng để chế tạo điện cực chủ yếu là kim loại cứng. Do đó, khi cấy điện cực vào mô não mềm, tình trạng nhiễm trùng và hình thành mô sẹo rất dễ xảy ra. Xuất phát từ thực tế trên, nhóm các nhà khoa học của Mỹ và Trung Quốc từ trường Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Mỹ do Giáo sư Xuanhe Zhao dẫn đầu đã phát triển một giải pháp thay thế được cho là mang tính thân thiện, mang lại cảm giác thoải mái, dễ chịu hơn cho bệnh nhân.

Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thử nghiệm bằng cách sử dụng một loại polyme dẫn điện gọi là PEDOT: PS. Ở trạng thái bình thường, vật liệu có dạng lỏng và chảy. Cũng vì thế mà nó không được sử dụng làm vật liệu xây dựng cho các vật thể độc lập mà thường được sử dụng làm lớp phủ bên ngoài.

Nhóm chuyên gia đã khắc phục hạn chế này bằng cách làm đông khô PEDOT: PS, loại bỏ thành phần chất lỏng và chỉ để lại các sợi nano dẫn điện. Tiếp đó, họ trộn các sợi nano với nước và dung môi hữu cơ để tạo ra một dung dịch gốc nước có độ nhớt cao, gọi là hydrogel nhớt. Vật liệu mới có thể được đưa vào và đẩy qua đầu vòi phun (đầu đùn máy in 3D) để tạo thành các điện cực cao su.

Trong quá trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã thực hiện thao tác cấy điện cực mềm bằng hydrogel vào não bộ của chuột và nhận thấy điện cực có thể đọc được tín hiệu điện từ một nơ ron trong não. Các tín hiệu điện được tạo ra bởi các tế bào thần kinh trong não dưới dạng các ion thường chỉ được phát hiện trên bề mặt của các điện cực kim loại thông thường. Nhóm nghiên cứu tin rằng vì điện cực hydrogel có độ nhạy cao hơn nên nó cho kết quả đọc tín hiệu chính xác hơn so với điện cực kim loại thông thường.

Baoyang Lu, thành viên nhóm nghiên cứu, đến từ Đại học Khoa học và Công nghệ Jiangxi cho biết: “Ưu điểm của vật liệu polyme dẫn điện dạng hydrogel là mềm và dẻo, và đặc biệt là có tính dẫn ion, là vật liệu có cấu tạo cao su xốp gốc nước, có chứa các sợi nano, giúp các phân tử ion có thể dễ dàng di chuyển vào và ra. Và chính bởi vì số lượng lớn các phân tử liên tục di chuyển này nên độ nhạy của điện cực được tăng cường".

Bài báo về kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nature Communications.

P.K.L (NASATI), theo https://newatlas.com/medical/soft-rubbery-brain-electrodes/, 4/2020