گروهی از محققان آلمانی برای اولین بار نشان داده‌اند که از گرافن رشدیافته با روش CVD می‌توان در ساخت آرایه‌ای از ترانزیستورها بهره برد که قابلیت شناسایی فعالیت الکتریکی سلول‌های فعال الکتریکی را دارند.
استراق سمع سلول‌ها با ترانزیستورها گرافنی
یکپارچه‌سازی سامانه‌های زیستی و مخصوصاً سامانه‌های پیچیده زیستی با قطعات
الکترونیکی یکی از چالش‌های اصلی در مسیر بیوالکترونیک یا بیونیک به‌شمار
می‌رود. به‌طور کلی قطعات الکترونیکی و زیستی در سه سطح با یکدیگر ارتباط
برقرار می‌کنند: مولکولی، سلولی و اسکلتی. برای هر ماده بیونیکی کاشته شده
درون بدن، برهمکنش‌های اولیه در سطح زیست‌مولکولی تعیین‌کننده عملکرد
درازمدت آن است. با وجودی که بیونیک اغلب با بهبود عملکرد در سطح اسکلتی در
ارتباط است (مانند ماهیچه‌های مصنوعی)، ارتباط الکترونیکی با سلول‌های زنده
از منظر بهبود نتایج مهندسی بافت یا عملکرد ایمپلنت‌هایی همچون گوش یا چشم
بیونیکی دارای اهمیت بالایی است.
محققان برجسته‌ای همچون پیتر فرامهرز از موسسه بیوشیمی ماکس‌پلانک در آلمان
بیش از ۲۰ سال است که روی ایجاد ارتباط میان نورون‌ها و ابزارهای سیلیکونی
کار می‌کنند. آنها نورون‌ها منفرد از بخش‌های مختلف مغز را کشت داده و تلاش
می‌کنند شبکه‌های نورونی خارج از بدن را ایجاد نمایند. هدف از این کار
تحریک نورون‌ها با سیگنال‌های الکتریکی و مشاهده نحوه واکنش شبکه زنده و
تغییر آن است. از نتایج این تحقیق می‌توان در تولید پروتزهای عصبی برای
تقویت یا بازیابی بخش‌های آسیب‌دیده شبکه عصبی بهره برد.
تلومراز بیشتر، رنگ قرمز پررنگ‌تر
برای این کار محققان باید دو کار را انجام دهند: تحریک سامانه عصبی و ثبت فعالیت
آن. آنها برای رسیدن به این هدف روی تولید ایمپلنت های مغز روی بسترهای انعطاف‌پذیر
کار می‌کنند؛ این بسترها می‌توانند فعالیت‌های شیمیایی و الکتریکی نورون‌ها را با
حساسیت بالا ثبت نمایند.
در حال حاضر بسیاری از ایمپلنت‌ها بر مبنای الکترودهای فلزی کار می‌کنند. این
الکترودها علاوه بر مشکلاتی که در زمینه زیست‌سازگاری و پایداری در شرایط دشوار
زیستی دارند، از عملکرد الکترونیکی محدودی نیز برخوردار هستند. استفاده از
ترانزیستورهای اثر زمینه (FET) عملکردهای الکترونیکی بیشتری را امکان‌پذیر می‌سازد.
خوزه آنتونیو گاریدو یکی از محققان موسسه والتر شاتکی در دانشگاه فنی مونیخ
می‌گوید: «تاکنون در بیشتر کارهایی که در این زمینه صورت گرفته است، از
ترانزیستورهای اثر زمینه سیلیکونی (Si-FET) استفاده شده است. با این حال این فناوری
دارای مشکلاتی است که اجرای آن را در کاربردهای عملی با مشکل مواجه می‌سازد. یکی از
این مشکلات نویز بسیار بالای ابزارهای سیلیکونی است. مشکل دوم سخت بودن
یکپارچه‌سازی فناوری سیلیکون با بسترهای انعطاف‌پذیر است. به علاوه، سیلیکون تحت
شرایط زیستی پایدار نیست».
بنابراین علاقه زیادی به استفاده از مواد دیگری که این مشکلات را نداشته باشند،
وجود دارد. نانولوله‌های کربنی و گرافن گزینه‌های مناسبی برای این کار به‌شمار
می‌روند.
حال گاریدو و همکارانش برای اولین بار نشان داده‌اند که از گرافن رشدیافته با روش
CVD می‌توان در ساخت آرایه‌ای از ترانزیستورها بهره برد که قابلیت شناسایی فعالیت
الکتریکی سلول‌های الکتروژنیک (سلول‌های فعال الکتریکی) را دارند. به علاوه آنها
نشان داده‌اند که نویز الکتریکی این ابزار جدید در حد ابزارهای سیلیکونی با نویز
بسیار پایین قرار دارد. گاریدو می‌افزاید: «لازم به‌ذکر است که فناوری سیلیکون در
طول چندین دهه توسعه یافته است، در حالی که به‌طور قطع ابزارهای گرافنی ما در چند
سال آینده پیشرفت قابل ملاحظه‌ای خواهند یافت».
جزئیات این کار در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
