یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه کارولینا با استفاده از نانولوله کربنی چند جداره موفق به ساخت الکترودهایی شده است که با استفاده از آن می‌توان ترکیبات شیمیایی درون مغز را در غلظت‌های کم و با دقت بالا شناسایی کرد.
ساخت نانوالکترودهایی برای شناسایی ترکیبات شیمیایی درون مغز
درون مغز، یک نرون از طریق آزاد کردن یک ماده شیمیایی موسوم به انتقال دهنده عصبی با دیگر نرون‌ها ارتباط برقرار می‌کند، این ارتباط در فضای ۲۰ تا ۴۰ نانومتری موسوم به سیناپس انجام می‌شود. شناسایی انتقال‌دهنده‌های عصبی کاری بسیار دشوار است. درون مغز تعداد بسیاری از این ترکیبات شیمیایی وجود دارد که به دلیل غلظت کم، با ادوات فعلی قابل شناسایی نیستند.
در طول چند دهه گذشته برای شناسایی ترکیبات موجود در مغز از الکترودهای فیبر کربنی استفاده می‌شده است این الکترودها با اسکن سریع ولتاژ به شناسایی این مواد می‌پردازد. با این حال این الکترودها نیز به دلیل اثرات جانبی روی ترکیبات موجود در مغز، باعث بروز مشکلاتی می‌شوند. متاسفانه این الکترودها به دلیل محدودیت‌هایی که دارند نمی‌توانند برخی از مولکول‌ها را که بسیار مورد توجه دانشمندان است شناسایی کنند.
برای حل این مشکل محققان به فکر استفاده از الکترودهای نانومقیاس افتادند الکترودهایی که قادر به شناسایی این ترکیبات با غلظت‌های کم باشند. گروه تحقیقاتی دانشگاه کارولینا سطح فیبرهای کربنی را با استفاده از مواد پلیمری مختلف پوشش دادند و در نهایت الکترودهای نانومقیاسی با قابلیت اندازه‌گیری ترکیبات با دقت بالا ساختند. بیشتر الکترودهای ساخته شده برای ولتامتری در محیط زنده از جنس فیبرهای سیلندری شکل بود و طولی در حدود ۱۰۰ میکرون و قطر ۷ میکرون دارند. این گروه با انجام بهبودهایی روی فیبرهای کربنی حساسیت و دقت این فیبرها را افزایش دادند.
نتایج تحقیقات این گروه نشان داد که الکترودهای مدور می‌توانند از فضاهای کوچکتری ترکیبات را شناسایی کرده و قدرت تفکیک بالاتری داشته باشند. اما با تغییر شکل فیبر از حالت سیلندری به مدور، مساحت الکترود کاهش یافته و حساسیت کمتر می‌شود. اما اگر از نانولوله کربنی برای این کار استفاده شود، الکترود مدور نیز حساسیت بالایی خواهد داشت. این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای تحت عنوان “Carbon Nanotube Yarn Electrodes for Enhanced Detection of Neurotransmitter Dynamics in Live Brain Tissue” در نشریه ACS Nano به چاپ رسانده‌اند. در این مقاله محققان نشان دادند که به دلیل نوک تیز این الکترودها، قدرت تفکیک آنها به شدت افزایش می‌یابد این مزیت برای شناسایی ترکیبات در محیط‌های پیچیده نظیر مغز بسیار مهم است. از این الکترودها هم برای بررسی سلول‌های منفرد در محیط داخل بدن و هم در آزمایشگاه می‌توان استفاده کرد.
