ساخت آرایه‌های ثبت سیگنال سلولی با نانوطلا در دانشگاه شریف

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما ، به نقل از بنیاد ملی علم ایران، طراحی و ساخت آرایه‌های چندالکترودی با بهره‌گیری از نانوساختار‌های طلا جهت ثبت سیگنال سلولی» عنوان طرح پسادکتری محدثه وفائی است که با راهنمایی اعظم ایرجی زاد و حمایت بنیاد ملی علم ایران در دانشگاه صنعتی شریف به پایان رسید.

بی‌نیازی از خرید محصولات خارجی با آرایه‌های چندالکترودی

«طراحی و ساخت آرایه‌های چند الکترودی با بهره‌گیری از نانوساختار‌های طلا جهت ثبت سیگنال سلولی» عنوان طرح پسادکتری محدثه وفائی است که با راهنمایی اعظم ایرجی زاد و حمایت بنیاد ملی علم ایران به پایان رسید.

وفائی با مدرک دکتری تخصصی نانوفناوری از دانشگاه صنعتی شریف درباره علت انجام این طرح توضیح داد: آرایه‌های چندالکترودی به‌عنوان یکی از ابزار‌های کاربردی، برای مطالعه سلول‌ها و شبکه‌های عصبی استفاده می‌شوند. به دست آوردن نسبت سیگنال به نویز بالا و تزریق بار کافی از جمله اهداف مورد بررسی در ساخت این آرایه‌ها محسوب می‌شود.

وی ادامه داد: منابع نویز مختلفی مانند نویز سیستم، بیولوژیکی و سطح مشترک الکترود-الکترولیت در سیگنال ثبت شده وجود دارد. ازآنجایی‌که نویز سطح مشترک الکترود-الکترولیت در محدوده فرکانسی ثبت معمول، بیشترین اثر را دارد، کاهش این بخش از نویز تأثیر قابل توجهی ایجاد می‌کند.

این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: به‌دلیل اهمیت افزایش کیفیت سیگنال‌های ثبت شده، استفاده از مواد یا ساختار‌هایی برای بهبود هدایت در این کاربرد حائز اهمیت است. در میان مواد مختلف، طلا به‌دلیل هدایت الکتریکی بالا و واکنش‌ناپذیری یا خنثی بودن، ماده مناسبی برای ساخت آرایه‌های چندالکترودی است.

از سوی دیگر نانوساختار‌های طلا با ارائه نسبت سطح به حجم زیاد باعث کاهش سایز الکترود و همچنین افزایش هدایت در سطح یکسان می‌شوند، ازاین‌رو گزینه مناسبی برای ساخت آرایه‌های چند الکترودی هستند.

وفائی تصریح کرد: امروزه با توجه به اهمیت شناخت عملکرد مغز و سلول‌های عصبی در درمان بیماری‌های مرتبط با آن، نیاز به ساخت ابزار‌هایی برای بررسی عملکرد سیستم عصبی و کمک به بهبود نقص‌های آن، مورد توجه قرار دارد.

ثبت فعالیت‌های الکتروفیزیولوژی نورون‌های مغزی در نیم‌قرن اخیر به‌عنوان یکی از ابزار‌های کارآمد توسعه علوم اعصاب و کاربرد‌های حوزه BCI و IoT مطرح بوده است. روش‌ها و ابزار‌های مختلفی برای این کاربرد وجود دارد.

وی تأکید کرد: از جمله روش‌هایی که برای ثبت فعالیت سلول‌های عصبی به کار می‌رود، استفاده از آرایه‌های چندالکترودی مسطح است. استفاده از این ابزار مطالعات عصبی را ساده‌تر می‌کند از این جهت که مشاهده طولانی‌مدت فعالیت الکتریکی سلولی را بدون آسیب رساندن به سلول‌ها و درون شبکه عصبی تسهیل می‌کند.

این محقق و پژوهشگر اضافه کرد: با توجه به کاربرد گسترده این آرایه‌ها در تسهیل مطالعات سلولی و دارویی، امروزه توجه زیادی بر روی ساخت آرایه‌های بهبودیافته‌تر به‌منظور ثبت‌های دقیق‌تر انجام شده است. بر همین اساس، طراحی و ساخت چند نمونه آزمایشگاهی از آرایه‌های چندالکترودی اصلاح شده با نانوساختار‌ها جهت ثبت سیگنال‌های سلولی و ارائه دانش فنی از جمله اهداف انجام این طرح بود.

وفائی در پایان خاطر نشان کرد: این تحقیق به تولید دانش فنی در راستای تولید در داخل کشور و بی‌نیازی از خرید محصولات خارجی کمک می‌کند. استفاده از این آرایه‌ها به‌عنوان رابط بین بخش بیولوژیکی و سیستم‌های الکترونیکی در حوزه اینترنت‌اشیا و BCI کاربرد خواهد داشت.