De gouden elektroden veranderen de cellen in cyborgs
Elektronica en biologie gaan niet goed samen. Hardmetalen contacten en scherpe draden dreigen delicate celmembranen te beschadigen of zijn simpelweg te taai om goed te werken in levende organismen en weefsels. En hoewel geïntegreerde schakelingen nu klein genoeg zijn om in of zelfs cellen te passen, vereist het maken ervan agressieve chemicaliën of hoge temperaturen die al het leven doden. Een team onder leiding van Le Gu en David H. Gracias van de Johns Hopkins University in Baltimore heeft een techniek ontwikkeld voor het produceren van ‘cyborgcellen’ die elektronische componenten rechtstreeks op hun membraan kunnen dragen. Verslagen van de werkgroep in het tijdschrift “Nano Letters”.Hoe willekeurige reeksen van kleine gouden elektroden en draden rechtstreeks op cellen kunnen worden aangebracht zonder ze te doden.
Het proces is echter vrij ingewikkeld. Experts drukten eerst het gewenste patroon van gouden lijnen en stippen, slechts een nanometer groot, af op een met plastic omhulde siliconenlaag. Daarna smolten ze het plastic en brachten het model over op een glasplaatje, waar ze het goud samensmolten tot een zeer gladde gel. Vervolgens plaatsten ze deze gel op een cel zodat na het afbreken van de gel met een enzym het goudpatroon uiteindelijk op het oppervlak van de cel zat. Goud is niet giftig en een goede geleider van elektriciteit. Deze structuren kunnen direct op de cel elektronische componenten vormen, bijvoorbeeld antennes of circuits. Omdat ze zich direct op het membraan bevinden, kunnen deze componenten ook het veranderende elektrische potentieel van de cel meten, gebruiken of zelfs veranderen. Dit zou de cellen veranderen in cyborgs – hybride wezens die zijn samengesteld uit zowel biologische als technische componenten.
Tot nu toe heeft de werkgroep alleen individuele punten en draden op deze manier verplaatst om te bewijzen dat het principe werkt. Naast individuele cellen hebben Gu en Gracias al hele weefsels geprint met elektroden, bijvoorbeeld lagen bindweefselcellen en muizenhersenen. Ondanks dat ze van metaal zijn gemaakt, zijn arrays van structuren op nanoschaal klein en flexibel genoeg om zich aan te passen aan biologische structuren. Hierdoor vormen ze een aansluitpunt voor klassieke elektronica, zodat bijvoorbeeld computerchips rechtstreeks op biologische weefsels kunnen worden bevestigd. Mogelijke toepassingen voor dergelijke technologieën zijn bijvoorbeeld biosensoren van gifstoffen, biologische signaleringsmaterialen, medische elektronica of zelfs neurale verbindingen voor slimme prothesen.
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”