Uno de los mayores desafíos en las neurociencias cognitivas o de rehabilitación es la capacidad de diseñar un sistema híbrido funcional que pueda conectar e intercambiar información entre sistemas biológicos, como las neuronas en el cerebro y los dispositivos electrónicos de fabricación humana. Un gran esfuerzo multidisciplinario de investigadoresen Italia reunió a físicos, químicos, bioquímicos, ingenieros, biólogos moleculares y fisiólogos para analizar la biocompatibilidad del sustrato utilizado para conectar estos componentes biológicos y artificiales, e investigar la funcionalidad de las células adheridas, creando un sistema biohíbrido vivo.
en un artículo que aparece esta semana en Avances AIP , de AIP Publishing, el equipo de investigación utilizó la interacción entre la luz y la materia para investigar las propiedades del material a nivel molecular utilizando la espectroscopía Raman, una técnica que, hasta ahora, se ha aplicado principalmente a la ciencia de los materiales. Gracias al acoplamiento deEn el espectrómetro Raman con un microscopio, la espectroscopía se convierte en una herramienta útil para investigar microobjetos tales como células y tejidos.condiciones con métodos no invasivos y en condiciones fisiológicas, lo que permite la investigación de una gran variedad de procesos biológicos tanto in vitro como in vivo.
Una vez que se analizó la biocompatibilidad del sustrato y se investigó la funcionalidad de las células adheridas, la siguiente parte de este rompecabezas se conecta con el componente electrónico. En este caso se utilizó un memristor.
"Su nombre revela su peculiaridad RESISTENCIA DE MEMORIA, tiene una especie de" memoria ": dependiendo de la cantidad de voltaje que se le haya aplicado en el pasado, puede variar su resistencia, debido a un cambiode sus propiedades físicas microscópicas ", dijo Silvia Caponi, física del Consejo Nacional de Investigación de Italia en Roma. Al combinar los memristores, es posible crear vías dentro de los circuitos eléctricos que funcionan de manera similar a las sinapsis naturales, que desarrollan un peso variable en suconexiones para reproducir el mecanismo de adaptación / aprendizaje. Las capas de polímeros orgánicos, como la polianilina PANI, un polímero semiconductor, también tienen propiedades memristivas, lo que les permite trabajar directamente con materiales biológicos en un sistema bioelectrónico híbrido.
"Aplicamos el análisis en un dispositivo híbrido de inspiración biológica, pero desde una perspectiva prospectiva, este trabajo proporciona la prueba de concepto de un estudio integrado capaz de analizar el estado de las células vivas en una gran variedad de aplicaciones que fusionan las nanociencias y las neurocienciasy bioelectrónica ", dijo Caponi. Un objetivo natural a largo plazo de este trabajo sería conectar las máquinas y los sistemas nerviosos de la manera más fluida posible.
El equipo multidisciplinario está listo para aprovechar esta prueba de principio para aprovechar el potencial de las redes de memristor.
"Una vez asegurada la biocompatibilidad de los materiales en los que crecen las neuronas", dijo Caponi, "queremos definir los materiales y sus procedimientos de funcionalización para encontrar la mejor configuración para la interfaz neurona-memristor para ofrecer una bio-memoria híbrida que funcione completamente"sistema."
Este trabajo es apoyado por PAT Provincia Autónoma de Trento ITALIA "Grandes proyectos 2012" Proyecto "Madelena".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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