Bättre nervceller av plast
En artificiell nervcell gjord av ledande plast som kan ha avancerade funktioner liknande de hos en biologisk nervcell har utvecklats av en forskargrupp vid Linköpings universitet. Resultaten är
Forskare vid Linköpings universitet gör artificiella nervceller av ledande plast som kan ha avancerade funktioner liknande de hos en biologisk nervcell. Foto: Thor Balkhed
publicerade i tidskriften Science Advances och banar väg för en ny typ av kroppsnära sensorteknik, medicinska implantat och robotik.
– Att efterlikna beteendet hos biologiska nervceller på konstgjord väg har varit ett stort mål inom så kallad neuromorf forskning. Men traditionell kiselbaserad elektronik är otillräcklig då den inte kommunicerar på samma sätt som nervcellerna i kroppen, säger Simone Fabiano, professor i materialvetenskap vid Linköpings universitet i ett pressmeddelande.
I stället för att förlita sig på hårt kisel jobbar Simone Fabianos forskargrupp vid Laboratoriet för organisk elektronik vid LiU, med en grupp mjuka och flexibla material som kallas konjugerade polymerer. Materialet kan transportera både joner och elektroner vilket underlättar sammankopplingen med biologiska nervsystem.
I en artikel publicerad i Science Advances har Simone Fabianos forskargrupp visat att deras konstgjorda nervceller kan utföra en viss typ av informationsbehandling på samma sätt som i vårt nervsystem. Funktionen innebär att nervcellen endast aktiveras om en av dess ingångar är aktiv medan den andra är inaktiv. På engelska kallas det för anticoincidence detection och är avgörande för bland annat känsel.
– Man kan tänka sig att använda tekniken för att ge känsel åt proteser eller inom robotik. Det visar att organisk elektronik inte bara är ett mjukare alternativ till kisel, de möjliggör också helt nya former av neurala beräkningar som kan koppla ihop biologi och elektronik, säger Simone Fabiano.
Parallellt med utvecklingen av avancerad funktionalitet har hans forskargrupp också förenklat grundstrukturen för den här typen av konstgjorda nervceller.
I början av 2023 lyckades forskarna vid Campus Norrköping skapa artificiella nervceller som återgav 15 av de 22 egenskaper som kännetecknar den äkta varan. Men då bestod plastnervcellerna av många olika komponenter vilket begränsade dess praktiska tillämpning.
I en artikel i Nature Communication har samma forskargrupp förfinat tekniken. Den artificiella nervcellen består nu av endast en så kallad organisk elektrokemisk transistor, men kan samtidigt efterlikna hela 17 neurala egenskaper. Det gör att den konstgjorda nervcellen har hög funktionalitet och blir mycket liten, ungefär samma storlek som en mänsklig nervcell.
– Det är en av de enklaste och mest biologiskt relevanta artificiella neuroner som hittills har skapats. Det öppnar dörren för att integrera syntetiska neuroner direkt med levande vävnad eller robotik, säger Simone Fabiano.
Forskningen finansierades i huvudsak av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Europeiska forskningsrådet, Vetenskapsrådet, Stiftelsen för strategisk forskning samt via den svenska regeringens strategiska forskningsområde inom avancerade funktionella materiel (AFM) vid Linköpings universitet.
Nervceller av plast – läs mer hos Linköpings universitets pressrum.
Single organic electrochemical neuron capable of anticoincidence detection
