Geleidende hydrogel is zacht voor de hersenen

Bio-elektronica, zoals implanteerbare systemen om de gezondheid te bewaken, of bijvoorbeeld hersenstimulatie te geven, zijn niet zo zacht als het weefsel waar ze aan gekoppeld zijn. De elektronica bestaat immers uit circuits van metaal. Maar nu hebben onderzoekers van de RUG onder leiding van adjunct-hoogleraar Ranjita Bose een zachte gel van polymeren gemaakt die stroom net zo goed kan geleiden als metaal. Het materiaal is zacht en flexibel, waardoor het beter aansluit bij gevoelige weefsels. Deze vondst kan allerlei toepassingen mogelijk maken, zoals sensoren voor in het lichaam, of ondersteuning van weefselherstel.

FSE Science Newsroom | René Fransen

De wetenschappers hebben hiervoor een poreuze hydrogel gecoat met een geleidende polymeer, genaamd polypyrrol. Dat deden ze via een chemisch opdamp-proces (chemical vapour deposition). Daarmee brachten ze een zeer dunne geleidende laag aan, waarbij de gel zacht en rekbaar bleef. Tests wezen uit dat de gecoate gel niet schadelijk is voor zenuwcellen, waardoor deze geschikt is om implanteerbare elektronica te maken voor gebruik in het lichaam.

De geleidende gel is te gebruiken bij hersenimplantaten. Ze is zeer gevoelig voor druk en flexibel, en daardoor geschikt voor het meten van druk, hartslag of spieractiviteit in slimme sensoren die de gezondheid monitoren. Omdat de gel net zo zacht is als weefsel kan die gebruikt worden als ondergrond waarop cellen kunnen groeien, of voor het herstel van beschadigde organen of zenuwvezels.

Koppelingen van mens en machine.

Bovendien is dit soort zachte, geleidende materialen te gebruiken door fabrikanten van nieuwe bio-elektronica of toepassingen in zachte robots. Kortom, deze technologie is te gebruiken om de kloof tussen biologie en elektronica te overbruggen, wat kan resulteren in meer duurzame en natuurlijke koppelingen van mens en machine.

Nu deze eerste stap is gezet willen de wetenschappers hun aanpak uitbouwen om sensoren te ontwikkelen die wondgenezing kunnen volgen bij patiënten met diabetes. Wanneer de zuurgraad in deze wonden omhoog gaat is dat een eerste indicatie dat de wond chronisch wordt. Ook is het mogelijk sensoren te maken om vroege indicatoren van de ziekte van Parkinson op te sporen via metingen van de loopbeweging. Een beschrijving van de gel is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Materials Today Chemistry.

Het onderzoek is uitgevoerd door de samenwerking van drie teams binnen drie onderzoeksinstituten van de Faculty of Science and Engineering van de RUG: Het Engineering and Technology Institute Groningen, het Zernike Institute for Advanced Materials, en het Groningen Research Institute of Pharmacy.

Reference: Adrivit Mukherjee, Ranjita K. Bose et al: Soft on tissue, strong on signal: Enabling tissue compatible pressure sensing conductive hydrogels via oxidative chemical vapor deposition.

Zie ook:  Flexibele zonnepanelen en een getatoeëerde sensor