Japon araştırmacılar, beyin desenlerini kontrol etmek için kullanılabilecek bir madalyonun genişliğinden daha büyük olmayan yeni implante edilebilir bir cihazı tanımladı. AIP Advances‘te okunabilen cihaz, nöral aktiviteyi kontrol etmek için kızılötesi ışığı mavi ışığa çevirir. Rapor edilecek en küçük ve en hafif kablosuz optik biyo cihazdır.
Yüzyıllar boyunca, kimyasalların nöral davranışları değiştirebileceği bilinmektedir. Optogenetik alanı, nöral davranışların sadece ışıkla da değiştirilebileceğini kanıtlamıştır. Artık beyin modellerin değiştirilmesi için beyindeki belirli proteinlerin aktive edilebildiği bilinmektedir.
Buna göre bilim adamları, uyarıcı olarak spesifik dalga boylarının ışığından daha fazla bir şey kullanmadan kemirgenlerin davranışını başarılı bir şekilde kontrol etmek için optik cihazları implante etmişlerdir. Ancak, cihazlar genellikle hantaldır. Hayvanlarda rahatsızlık ve sıkıntıya neden olurlar.
Nara Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (NAIST) doçenti Takashi Tokuda, implante edilebilir optik cihazları minyatürleştirmenin yollarını araştırıyor.
Tokuda “Boyut her zaman sıkıntı oluşturur. Kimse büyük implantlara sahip olmayı sevmez” diyor.
İmplante edilebilir cihazların minyatürizasyonu, elektromanyetik bağımlılığa bağlı olarak engellenmiştir. Bu tür cihazlarda, hem voltaj hem de akım, boyuttaki azalmaya bağlı olarak azalır. Böylece gücü sınırlar. Diğer taraftan, fotovoltaiklere bağlı cihazlarda, boyut küçüldükçe voltaj değişmeden kalır.
Tokuda’nın araştırma ekibinin yaptığı yeni cihaz, fotovoltaik gücü kontrol eden tamamlayıcı bir metal oksit yarı iletken kullanıyor. Tokuda “İki fotovoltaik hücre kümesini yarı iletken çipler üzerine bütünleştirdik. On hücre güçlendirme için entegre edildi. Yedi hücre ön araştırma için hazır” dedi.
Kredi: Takashi Tokuda
Cihaz, mavi ışık yayan bir InGan LED çip içerir. Bununla birlikte, cihazın daha ayırt edici bir özelliği, kızılötesi ışıkla aktif hale getirilebilmesidir. Kızılötesi birçok ışık terapisinde kullanılır. Çünkü vücudun derinlerine nüfuz edebilir. Oysa mavi ışık yüzeye göre daha derine inemez. Bu nedenle, cihaz vücuda birkaç santimetre implante edilebilir.
Sadece 1 mm3 ve 2.3 mg’da, cihazın hacim ve ağırlığı neredeyse rapor edilen diğer cihazlarla neredeyse aynı büyüklüktedir. Bu da Tokuda’nın cihazı “dünyanın en küçük kablosuz optik sinirsel uyarıcısı” olarak adlandırmasına yol açmıştır.
Aynı zamanda, Tokuda, cihazın en yüksek potansiyele ulaşmadan önce modifikasyonlara ihtiyaç duyduğunu kabul ediyor.
“Cihaz sadece nabız stimülasyonları için uygulanabilir. Her stimülasyon için bir şarj süresi gerektirir. Çoğu optogenetik çoklu darbeler kullanır. Güç alımını ve dönüşüm verimliliğini geliştirmemiz gerekir” diyor.
