Ny uppfinning styr nervceller elektroniskt

Ett viktigt steg på vägen att kunna styra nervceller utifrån med hjälp av elektronik har tagits av forskare vid Linköpings universitet och Karolinska institutet. Genombrottet baseras på en jontransistor i plast som kan transportera joner och laddade biomolekyler och på så sätt adressera och reglera cellerna.

Uppfinningen som öppnar en helt ny möjlighet att kontrollera kemiska signaler publiceras i den högrankade vetenskapliga tidskriften PNAS. Författare är Klas Tybrandt och Magnus Berggren vid Linköpings universitet, som utvecklat uppfinningen, samt Karin Larsson och Agneta Richter-Dahlfors vid Karolinska Institutet, som använt den i experiment med odlade nervceller.

De fyra forskarna arbetar inom forskningscentrumet OBOE, där syftet är att studera och reglera processer i levande celler och vävnader med hjälp av organisk elektronik.

Tidigare har nanokanaler och nanoporer använts för att aktivt kontrollera koncentration och transport av joner. Men sådana komponenter är svåra att tillverka och fungerar dessutom dåligt när saltkoncentrationen är hög, vilket är en nödvändighet vid samspelet med biologiska system.

- För att komma runt problemen utnyttjade vi likheten mellan jonselektiva membran – plaster som bara leder joner av en laddning – och dopade halvledare, till exempel kisel. Det är sedan tidigare känt att det går att tillverka dioder av sådana membran. Vi tog det ett steg längre genom att bygga ihop två jondioder till en transistor, säger Klas Tybrandt, doktorand i organisk elektronik.

När en jontransistor anslöts till odlade nervceller kunde den användas för att kontrollera leveransen av signalsubstansen acetylkolin lokalt till cellerna. Det lyckade resultatet demonstrerar både att komponenten fungerar ihop med biologiska system och att även små laddade biomolekyler kan transporteras utan problem.

- Eftersom jontransistorn tillverkas av plast kan den integreras med andra komponenter som vi utvecklar. Tack vare det kan man utnyttja billiga tryckprocesser på flexibla underlag. Vi tror att jontransistorerna kan spela en viktig roll inom olika tillämpningsområden som kontrollerad leverans av läkemedel, lab-on-a-chip och sensorer, säger Magnus Berggren, Önnesjöprofessor i organisk elektronik.

Forskningscentrumet OBOE (organisk bioelektronik) finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning.

Artikel: Ion bipolar junction transistors av Klas Tybrandt, Karin C. Larsson, Agneta Richter-Dahlfors och Magnus Berggren, PNAS Ahead of print 17 maj 2010.
http://www.pnas.org/content/early/2010/05/12/0913911107.full.pdf+html?sid=992da051-b350-4389-86b9-59bc43a25c1a

Kontakt:
Klas Tybrandt 011-363334, 070-4997772, klaty@itn.liu.se
Magnus Berggren 011-363637, 0709-783430, magbe@itn.liu.se