Инженеры Северо-Западного университета разработали новый класс искусственных нейронов, изготовленных методом аэрозольной струйной печати на гибких полимерных подложках. В основе технологии лежат электронные чернила из наночешуек дисульфида молибдена (MoS2) и графена.
Ключевой особенностью стало использование процесса парциальной термической деструкции полимера в составе чернил. При прохождении тока внутри материала формируется проводящий филамент (нить), сужение которого создает резкий электрический всплеск, идентичный потенциалу действия живой клетки.
В отличие от кремниевых аналогов или металлооксидных устройств, которые работают слишком быстро, или органических систем, которые слишком инертны, данные устройства работают в естественном для мозга временном диапазоне. Это позволило им успешно «общаться» с клетками мозжечка мыши ex vivo. Искусственные нейроны продемонстрировали мультимодальную сложность сигналов: от одиночных спайков до непрерывной генерации.
Разработка характеризуется высокой биосовместимостью и идентичностью формы импульса, что минимизирует риск искажения передачи данных в нейронных сетях. Кроме того, архитектура на пять порядков превосходит цифровые компьютеры по энергоэффективности, имитируя гетерогенную и динамическую природу биологического мозга.
Клинические выводы
Высокая точность имитации потенциалов действия может позволить создавать более эффективные имплантаты для восстановления зрения, слуха и двигательных функций, а минимальное энергопотребление печатных нейронов исключает перегрев тканей, что является критической проблемой для современных чипов интерфейса мозг-компьютер. Метод аддитивной печати позволяет создавать дешевые, гибкие и биосовместимые интерфейсы, адаптированные под анатомию конкретного пациента.
