شاید روزی استفاده از نانولوله‌های کربنی به عنوان الکترودهای کوچک منجر به تولید قطعات پیوندی شبکیه‌ای موثر و ایمن گردد. محققان دانشگاه استنفورد از خوشه‌هایی از نانولوله‌های کربنی چندجداره برای تحریک نورورن‌های موش استفاده کرده‌اند.
استفاده از نانولوله‌های کربنی برای رشد سلول‌های عصبی چشم
شاید روزی استفاده از نانولوله‌های کربنی به عنوان الکترودهای کوچک منجر به تولید قطعات پیوندی شبکیه‌ای موثر و ایمن گردد. محققان دانشگاه استنفورد از خوشه‌هایی از نانولوله‌های کربنی چندجداره برای تحریک نورورن‌های موش استفاده کرده‌اند.
در مقاله‌ای که به صورت آنلاین در مجله Nano Letters منتشر شده است، این محققان نحوه تولید آرایه‌هایی از الکترودهای ۵۰ میکرومتری را روی بستری از سیلیکون، و رشد نورون‌ها را بر روی این آرایه‌ها توضیح داده‌اند. این نورورن‌ها به سیگنال‌های الکتریکی رسیده از الکترودها به خوبی پاسخ دادند.
این آزمایش پیشرفتی جهت رسیدن به هدف قدیمی ساخت قطعات مصنوعی عصبی مانند حلزون گوش یا شبکیه می‌باشد. قطعات مصنوعی عصبی که موجب بهبود بینایی یا شنوایی می‌گردند، عموماً از آرایه‌ای از میکروالکترودها برای فرستادن سیگنال‌های الکتریکی به سلول‌های عصبی یا به خود مغز بهره می‌برند. حلزون مصنوعی گوش از قبل مورد استفاده بوده و دانشمندان در حال توسعه شبکیه مصنوعی می‌باشند. به عنوان مثال، شبکیه مصنوعی از آرایه‌ای تشکیل می‌شود که نزدیک شبکیه چشم قرار گرفته و سلول‌های عصبی را که سیگنال‌ها را به عصب نوری منتقل می‌نمایند، شبیه‌سازی می‌کند.
مشکلی که تاکنون برای ساخت قطعات مصنوعی موثر و بی‌خطر وجود داشت، الکترودهایی بودند که از فلزاتی مانند پلاتین یا ایریدیوم ساخته می‌شدند. به عنوان مثال الکترودهای ساخته شده از پلاتین برای انتقال موثر جریان الکتریکی به نورون‌ها، باید چندین صد میکرومتر بزرگ‌تر از سلول‌هایی باشند که می‌خواهند جایگزین آنها شوند. این کار، اتصال به سلول خاص را با مشکل مواجه می‌کند. فلزات دیگری می‌توانند برای ساخت الکترودهای کوچک‌تر به کار روند؛ اما این فلزات گاهی ممکن است حل شده و یا باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی شوند که به بافت اطراف آسیب وارد می‌کنند.
به علاوه، بدن انسان گاهی در دراز مدت با قطعات کاشتنی فلزی به عنوان شیء خارجی رفتار می‌کند. همچنین این الکترودهای فلزی نسبتاً بزرگ، سفت بوده و باعث آسیب رساندن به بافت نرم اطراف می‌شوند. Harvey Fishman چشم‌پزشک و عصب‌شناسی که به همراه Ke Wang دانشجوی تحصیلات تکمیلی در فیزیک کاربردی این تحقیق را در دانشگاه استنفورد پیش برده‌اند، می‌گوید: «چیزی که اغلب در مورد قطعات پیوندی الکتریکی استاندارد اتفاق می‌افتد، یک واکنش التهابی است که می‌تواند موجب زخم بافت در اطراف قطعه گردد».
Fishman بیان می‌کند که بدن با قطعات پیوندی ساخته شده از نانولوله‌های کربنی به عنوان شیء خارجی رفتار نمی‌کند. او می‌گوید: «این ماده احتمالاً یکی از ایمن‌ترین موادی است که می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، زیرا کربن به طور طبیعی در بدن وجود دارد. ما از آب و کربن ساخته شده‌ایم». به علاوه تیم تحقیقاتی دانشگاه استنفورد می‌تواند الکترودهای بسیار کوچکی با قطر ۵۰ تا ۱۰۰ میکرومتر از نانولوله‌های کربنی بسازد که محکم، انعطاف‌پذیر، و رسانای خوب الکتریسیته می‌باشند.
تحقیقات دیگری نیز در حال انجام هستند که در جستجوی راهی برای استفاده از کربن در سطوح الکتریکی قطعات مصنوعی عصبی می‌باشند. Todd Pappas در دانشگاه Texas Medical Branch و همکاران وی در دانشگاه رایس توانسته‌اند با موفقیت سلول‌های عصبی موش را روی بستری از نانولوله‌های کربنی افقی رشد دهند.
Pappas می‌گوید مزیت الکترودهایی که به صورت عمودی رشد یافته‌اند، این است که می‌توان جریان الکتریکی را در هر نقطه دلخواه از آن اعمال نمود. اما به نظر او الکترودهای کوچک می‌توانند درون بدن موجود زنده موجب ایجاد مشکل شوند (آنها قادر نخواهند بود به راحتی با سلول‌های عصبی منفرد ارتباط برقرار نمایند). به همین دلیل او بیان می‌کند که محققان باید مراحل بیشتری طی کنند تا به عنوان مثال، رشد نورون‌ها را به سمت الکترودها راهنمایی نموده یا سطح آنها را با یک ماده سازگار با سلول بپوشانند.
در عین حال محققان دیگری در حال سازگار نمودن فناوری میکروالکترودها برای قطعات مصنوعی شبکیه می‌باشند. Orlando Auciello و همکارانش در آزمایشگاه ملی Argonne در حال کار روی ساخت میکروتراشه‌های سیلیکونی بی‌اثر بر بافت زنده می‌باشند. آنها برای این کار از شکل دیگری از کربن با نام الماس ابرنانوبلوری که خود توسعه داده‌اند، استفاده می‌نمایند. Auciello می‌گوید با وجودی که سیلیکون را نمی‌توان به طور مستقیم وارد چشم کرد، اما این کار در مورد تراشه‌هایی که با این ماده کپسوله شده‌اند، امکان‌پذیر است. این وسیله در حال گذراندن آزمایشات بالینی است. از آنجایی که فناوری پوشش الماسی هنوز به طور کامل توسعه نیافته است، در هر شش بیماری که در این آزمایش حضور دارند، یک میکروتراشه در یک سمت سر آنها قرار داده شده است که به یک آرایه الکترودی پلاتینی در شبکیه متصل می‌باشد. قطر این الکترودها ۵۰۰ میکرومتر می‌باشد.
Auciello می‌گوید: با استفاده از الکترودهای نانولوله‌ای کوچک‌تر، با وجودی که نمی‌توانید با یک سلول منفرد عصبی ارتباط ایجاد نمایید، اما تعداد سلول‌هایی که با یک الکترود در تماس می‌باشند، کاهش می‌یابد. او می‌گوید کار انجام شده در دانشگاه استنفورد، امکان یکپارچه‌سازی نانولوله‌های کربنی را روی تراشه سیلیکونی فراهم می‌آورد. «این پیشرفت جدید، اگر تکرارپذیر باشد، بسیار هیجان‌آور است».
