O echipă de la UNSW School of Biomedical Engineering a dezvoltat un senzor optic flexibil destinat cartografierii activității electrice din inimă și creier. Dispozitivul, numit „optrodă”, transformă direct impulsurile electrice ale organismului în semnale luminoase și este conceput să se apropie de flexibilitatea țesuturilor umane. Rezultatele au fost publicate în 2026 în revista npj Flexible Electronics. În culturi celulare, cercetătorii au raportat o rată de viabilitate de 98,4%, fără indicii de toxicitate sau contaminare. Tehnologia a fost însă testată până acum numai pe animale, nu și pe oameni.
- Senzorul folosește polimeri moi și cristale lichide pentru a converti semnalele electrice în rezultate optice măsurabile.
- Unul dintre polimerii conductori a rămas funcțional după 10.000 de îndoiri.
- Dispozitivul poate fi redus la dimensiuni de ordinul zecilor de microni fără pierderea calității semnalului, potrivit echipei.
- Următoarea etapă anunțată constă în studii suplimentare pe organisme vii pentru îmbunătățirea rezoluției.
Implanturile rigide au determinat căutarea unei alternative moi
Monitorizarea bioelectrică este folosită pentru a urmări semnalele produse de organe, inclusiv modificările și tiparele relevante pentru diagnostic și tratament. Sistemele existente se bazează frecvent pe electrozi și componente din materiale rigide, precum siliciul și metalul, amplasate la nivelul țesutului.
Potrivit autoarei principale, dr. Reem Almasri, diferența mecanică dintre aceste materiale și organele moi, aflate permanent în mișcare, poate provoca leziuni, cicatrizare sau respingerea implantului. Firele metalice se pot rupe atunci când sunt îndoite și pot capta interferențe electrice din mediu, ceea ce afectează datele.
Amplificatoarele pot reduce o parte din zgomotul electric, dar echipa arată că acestea sunt voluminoase și pot genera căldură în jurul țesutului. În plus, micșorarea electrozilor face mai dificilă separarea semnalului util de zgomotul de fond.
Polimerii și cristalele lichide convertesc impulsurile în lumină
Pentru noul senzor optic flexibil, cercetătorii au înlocuit componentele rigide și fragile cu polimeri moi, proiectați să interacționeze cu organismul. Structura include un polimer conductor care și-a păstrat funcția după 10.000 de cicluri de îndoire.
În centrul dispozitivului se află un strat de cristale lichide sensibile la amplitudini sub un milivolt, comparabile cu semnalele produse de inimă și creier. Cristalele își schimbă orientarea în funcție de amplitudinea impulsului aplicat, iar această modificare este citită optic și transformată într-un rezultat cuantificabil.
În loc să transporte electric semnalul prin cabluri și componente amplasate lângă țesut, optroda îl convertește în lumină, evitând astfel interferențele electrice la locul măsurării.
Echipa afirmă că senzorul poate fi miniaturizat până la zeci de microni, aproximativ jumătate din grosimea unui fir de păr, fără zgomot electric suplimentar și fără degradarea calității semnalului. Această caracteristică ar putea permite, dacă va fi confirmată în cercetări ulterioare, o cartografiere mai fină a activității organelor.
Testele în culturi celulare nu au identificat toxicitate sau contaminare, iar creșterea și viabilitatea celulelor nu au fost afectate în comparație cu probele de control din siliciu. Aceste rezultate indică o compatibilitate promițătoare în condițiile experimentului, dar nu demonstrează siguranța clinică la oameni.
Noile studii vor urmări semnale mai fine
După validarea capacității senzorului prin teste pe animale, cercetătorii pregătesc noi studii in vivo pentru a îmbunătăți rezoluția semnalului. Comercializarea este urmărită prin compania derivată Sevren Pty Ltd, fondată de profesorii Nigel Lovell și Francois Ladouceur de la aceeași școală a UNSW.
Pentru pacienți, o eventuală utilizare clinică ar putea însemna implanturi mai flexibile și monitorizare de durată cu mai puține componente rigide, însă această perspectivă depinde de rezultatele etapelor viitoare.
Echipa vrea să extindă lățimea de bandă dincolo de 10 kilohertzi pentru a surprinde activitatea neuronilor individuali și să îmbunătățească alinierea cristalelor lichide. Cercetătorii consideră că aceeași tehnologie ar putea fi adaptată ulterior pentru intestin, mușchi sau chiar celule individuale.
Ați accepta un implant optic flexibil pentru monitorizarea inimii sau creierului dacă studiile clinice i-ar confirma siguranța?
