Scienza: creati nanofili d’oro morbidi per connessioni tra nervi

Nanofili d’oro trasformati in elettrodi morbidi che possono essere collegati al sistema nervoso. A riuscire nell’impresa i ricercatori dell’Università di Linköping, in Svezia. L’oro non si presta facilmente a essere lavorato per essere trasformato in fili lunghi e sottili, ma ora il nuovo studio riportato sulla rivista ‘Small’ ha mostrato che ciò è possibile: gli elettrodi sono morbidi come nervi, estensibili ed elettricamente conduttivi, e si prevede che possano durare a lungo nel corpo.
In futuro, potrebbe essere possibile utilizzare questo metallo prezioso in interfacce morbide per collegare l’elettronica al sistema nervoso per scopi medici. Questa tecnologia potrebbe avere implicazioni per alleviare condizioni come l’epilessia, il Parkinson, la paralisi o il dolore cronico. Tuttavia, la creazione di un’interfaccia in cui l’elettronica possa incontrare il cervello o altre parti del sistema nervoso pone sfide particolari.
“I classici conduttori utilizzati in elettronica sono i metalli, che sono molto duri e rigidi”, ha detto Klas Tybrandt, professore di scienza dei materiali presso il Laboratorio di Elettronica Organica dell’Università di Linköping, che ha guidato la ricerca. “Le proprietà meccaniche del sistema nervoso ricordano piuttosto la gelatina morbida”, ha continuato Tybrandt. “Per ottenere una trasmissione accurata del segnale, dobbiamo avvicinarci molto alle fibre nervose in questione, ma poiché il corpo è in costante movimento, ottenere un contatto ravvicinato tra qualcosa di duro e qualcosa di morbido e fragile diventa un problema”, ha affermato Tybrandt.
I ricercatori vogliono quindi creare elettrodi che abbiano una buona conduttività e proprietà meccaniche simili alla morbidezza del corpo. Negli ultimi anni, diversi studi hanno dimostrato che gli elettrodi morbidi non danneggiano i tessuti come potrebbero fare quelli duri. Nello studio attuale, il gruppo di ricercatori ha sviluppato dei nanofili d’oro, mille volte più sottili di un capello, e li ha inseriti in un materiale elastico per creare microelettrodi morbidi. “Siamo riusciti a creare un nuovo e migliore nanomateriale a partire da nanofili d’oro in combinazione con una gomma siliconica molto morbida”, ha spiegato Tybrandt.
“L’unione di questi elementi ha permesso di ottenere un conduttore ad alta conducibilità elettrica, molto morbido e realizzato con materiali biocompatibili che funzionano con il corpo”, ha proseguito Tybrandt. La gomma siliconica è utilizzata negli impianti medici, come le protesi mammarie. Gli elettrodi morbidi includono anche oro e platino, metalli comuni nei dispositivi medici per uso clinico. Tuttavia, realizzare nanostrutture d’oro lunghe e strette è molto difficile. Questo è stato finora un grosso ostacolo, ma i ricercatori hanno ora trovato un nuovo modo per produrre nanofili d’oro. E lo fanno utilizzando nanofili d’argento. Poiché l’argento ha proprietà uniche che lo rendono un ottimo materiale per creare il tipo di nanofili ricercato dai ricercatori, viene utilizzato in alcuni nanomateriali estensibili. Il problema dell’argento è che è chimicamente reattivo.
Così come le posate d’argento si scoloriscono nel tempo quando si verificano reazioni chimiche sulla superficie, l’argento nei nanofili si rompe in modo da far fuoriuscire gli ioni d’argento. In concentrazioni sufficientemente elevate, gli ioni d’argento possono essere tossici per l’uomo. È stato quando Laura Seufert, dottoranda del gruppo di ricerca di Klas Tybrandt, stava lavorando per trovare un modo per sintetizzare, o “far crescere”, i nanofili d’oro che ha trovato un nuovo approccio che ha aperto nuove possibilità.
All’inizio era difficile controllare la forma dei nanofili. Ma, poi ha scoperto un modo per ottenere fili molto lisci. Invece di provare a far crescere i nanofili d’oro dall’inizio, ha iniziato con un sottile nanofilo fatto di argento puro. “Poiché è possibile produrre nanofili d’argento, ne approfittiamo e usiamo il nanofilo d’argento come una sorta di modello su cui far crescere l’oro”, ha dichiarato Tybrandt. “La fase successiva del processo consiste nel rimuovere l’argento; una volta fatto questo, abbiamo un materiale che contiene oltre il 99% di oro”, ha evidenziato Tybrandt. “È un po’ un trucco per aggirare il problema della realizzazione di nanostrutture d’oro lunghe e strette”, ha aggiunto Tybrandt.
In collaborazione con Simon Farnebo, del Dipartimento di Scienze Biomediche e Cliniche dell’Università di Linköping, i ricercatori che hanno condotto lo studio hanno dimostrato che i microelettrodi morbidi ed elastici possono stimolare un nervo di ratto e catturare i segnali dal nervo. Nelle applicazioni in cui l’elettronica morbida deve essere incorporata nell’organismo, il materiale deve durare a lungo, preferibilmente per tutta la vita. I ricercatori hanno testato la stabilità del nuovo materiale e hanno concluso che durerà per almeno tre anni, un risultato migliore di molti dei nanomateriali sviluppati finora. Il gruppo di ricerca sta ora lavorando per perfezionare il materiale e creare diversi tipi di elettrodi, ancora più piccoli e in grado di entrare in contatto con le cellule nervose. (AGI)