Инженеры из Сианьского транспортного университета и Мюнхенского технического университета добились продвижения в области биомедицинских технологий. В центре их внимания — создание искусственных нервов, способных работать с той же скоростью, что и реальные, и при этом полноценно взаимодействовать с живыми тканями.
Как отметили участники международной научной группы, прежние прототипы искусственных нервов не справлялись с задачей работы на тех же частотах, что и биологические. Сложность заключалась в точности воспроизведения тончайших электрофизических процессов.
Новый подход позволил преодолеть это ограничение. Инженеры использовали органические электрохимические транзисторы, изготовленные по особой методике. Их структура базируется на вертикальном расположении компонентов, нанесённых один за другим на специально подготовленную поверхность.
Принципиально новая организация элементов, основанная на градиентном распределении составляющих, дала сразу три улучшения — ускорилось движение ионов внутри системы, увеличилась проводимость между слоями и повысилась способность устройства к длительному удержанию заряда.
Искусственный нерв реагирует на импульс за 27 микросекунд — столько же требуется его естественному прототипу. Механизм запоминает поступающую информацию и работает на частоте 100 килогерц. Это даёт возможность обрабатывать данные практически мгновенно. Электронные компоненты сохраняют работоспособность без перебоев, что особенно важно для длительного применения в живом организме.
Как объяснили в команде разработчиков, конструкция устройства получена путём объединения двух видов транзисторов (n-типа и p-типа) в вертикальную систему. Такая схема позволяет улавливать сигналы разной интенсивности и сохранять их даже при высоких нагрузках. Устройство не просто передаёт сигнал, но и участвует в его анализе, имитируя функции настоящего нейрона.
Секрет стабильной работы — в способе распределения заряда. Он обеспечивает точную работу механизма при частых переходах между различными режимами и при высоком темпе нагрузки. Это свойство особенно важно при применении имплантатов в живых организмах, где условия постоянно меняются.
Первый этап испытаний прошёл на лабораторных мышах с нарушенными нервными связями. Специалисты отмечают, что имплантаты были восприняты организмом без осложнений. Более того, они начали функционировать как часть естественной нервной системы. В ходе наблюдений выяснилось, что электронные элементы активно включаются в формирование условных рефлексов — процесс, ранее считавшийся исключительно биологическим.
По словам инженеров, разработка может стать настоящим прорывом для медицины. Искусственные нервы помогут врачам возвращать чувствительность и подвижность пациентам с тяжёлыми травмами периферических нервов. Ожидается, что такие имплантаты смогут стабильно работать в организме на протяжении многих лет, не вызывая осложнений или необходимости в замене.
Ещё по теме:
- AlexNet в открытом доступе: с чего началась эпоха ИИ
- Apple создала новую должность для управления розницей
- Apple добавила на сайт описание компьютера Lumon Terminal Pro
