Бельгийский исследовательский центр IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre – Межвузовский центр микроэлектроники) представил уникальную разработку – микрочип с игольчатыми структурами, которые позволяют обеспечить максимально надежное взаимодействие между электроникой и живыми клетками.

Разработка может изготавливаться в массовых масштабах и проста в использовании для электрофизиологических исследований, например, функционирования и дисфункций мозга. Каждая структура выступает как контактная точка для одной клетки и содержит электрод, который с большой точностью записывает в реальном времени электрическую активность индивидуальной электрогенной клетки в сети.

Электрогенные клетки, такие как кардиомиоциты (клетки сердца) или нейроны используют электрические сигналы для коммуникации друг с другом. Данные об электрической активности важны для понимания процесса взаимодействия между клетками, объяснения причин расстройств наподобие болезней Альцгеймера или Паркинсона, а также для подтверждения действия медицинских препаратов в борьбе с сердечными патологиями. Согласно заявлению IMEC, её чип – идеальный инструмент в изучении механизмов межклеточной связи. Размер электродов меньше размера самих клеток, а в состав входят металлическое основание, покрытое слоем оксида, и проводящий стержень из золота или нитрида титана. Когда клетки помещены на поверхность чипа, их мембраны окружают электроды, создавая контакт, достаточный для записи активности или стимулирования живых структур.

Мы решили ряд проблем, связанных с использованием микроигольчатого чипа, таких, как поддержание жизнедеятельности клетки во время контакта, защита ее от разрушения электроникой, увеличение надежности контакта. Теперь у нас есть уникальный инструмент для записи и интерпретации сигналов нейронов, – поделился сотрудник Bioelectronic systems, Вольфганг Эберле.

По словам исследователей, им пришлось преодолеть ряд сложностей в ходе разработки чипа, в том числе сохранение клеток живыми. Директор отдела бионаноэлектронных систем IMEC Крис Верстрекен (Kris Verstreken) напоминает, что о функционировании мозга до сих пор известно немногое. Например, где появляются эмоции, как создаются воспоминания, каковы причины болезни Альцгеймера – эти вопросы пока остаются без ответа. Нейроны очень пластичны, непрерывно формируют новые связи и разрывают либо восстанавливают другие. Но каков механизм этих действий и какие из связей отвечают за обучение и развитие? В долговременной перспективе Верстрекен надеется использовать полученные с помощью чипа знания для диагностики заболеваний или даже поиска терапии путём побуждения клеток к созданию новых связей, например, после ишемического инсульта.