הננוטכנולוגיה פוגשת את הביולוגיה

הננוטכנולוגיה פוגשת את

 הביולוגיה

וירוסים ובקטריות כבתי חרושת ליצור מבנים בגודל ננומטרי

מה דעתכם להשתמש בדנ”א כחומר מבני במקום כחומר גנטי? כיום בננוטכנולוגית דנ”א עושים זאת.

מדעני ננו ומהנדסים ביוכימאים מתחילים לשחק עם דנ”א ולא כקוד שמשכפל את עצמו, אלא ככלי פיזיקאלי לבניה ברמת הננו. חוקרים מאוניברסיטת המדינה של אריזונה ומאוניברסיטת ניו יורק – כל אחד מהם בנפרד – הגיעו לדרכים להשתמש בדנ”א כשלד שעל גביו הם יבנו מולקולות מאוד מתוחכמות. לעבודה יש משמעויות למכשור כמו חיישנים ביו-כימיים, אנליזת תרופות, ואפילו מחשוב דנ”א. ובעוד היישומים הפראקטיים של הטכניקות האלה הם מעניינים כשלעצמם, חשיבותם הגדולה יותר היא ההדגמה של הסיבוכיות ההולכת וגוברת של יכולתנו לעבוד ברמת הננו.

DNADNA: the ultimate building block.PUNCHSTOCK

Nanotech comes alive. Viruses and bacteria act as factories for nanostructures. 

מבנים מולקולאריים בגודל ננומטרי – האלמנטים הארכיטקטוניים הבסיסיים של הננוטכנולוגיה – שוחזרו בתאים בקטריאליים. המחקר מוכיח שניתן להפקיע את המיכון התאי של הטבע למטרת יצור המוני מבנים ורכיבים מורכבים למטרת הנדסה בסקאלת גודל מולקולארית.

יחד עם הקולגות שלהם, נאדריאן זימן מאוניברסיטת ניו יורק והאו יאן מאוניברסיטת המדינה של אריזונה משערים שהשיטה שלהם עשויה להוביל למיזוג של הננוטכנולוגיה והברירה הטבעית של דרווין, שבה ניתן ליצור רכיבים מולקולאריים כאלה ולשפרם על ידי לחץ אבולוציוני מלאכותי מסוים. הטכניקה, שדווחה בכתב העת:

Proceedings of the National Academy of Sciences

נשענת על העובדה שמבני הננו הנדונים מורכבים מדנ”א, החומר הגנטי של התאים החיים. בעזרת שיטה כזו הננוטכנולוגים של הדנ”א:

DNA nanotechnology

סבורים שיצליחו ליצור כמויות גדולות של מבנים לתעשיית הננוטכנולוגיה.

ננוטכנולוגית הדנ”א הוא תחום בננוטכנולוגיה ששואף להשתמש בתכונות האינטראקציה שבין מולקולות הדנ”א וחומצות גרעיניות אחרות כדי ליצור מבנים נשלטים חדשים תוך שימוש בדנ”א.

משתמשים בדנ”א כחומר מבני במקום כנשא מידע גנטי – וזו דוגמא למה שקרוי “ביו-ננוטכנולוגיה” – השילוב של ביולוגיה וננוטכנולוגיה – השימוש בביו-מולקולות לישומים בננוטכנולוגיה. יש לזה ישום במה שקרוי “הרכבה עצמית מולקולארית” – מולקולות מתחברות זו לזו מאיליהן ליצירת מבנים מורכבים מאוד שיכולים לפעול במספר דרכים שונות. בתהליך היצירה הזה ישנה הקטנה של האנרגיה שדרושה לתהליך ההרכבה העצמית וגם אין התערבות בתהליך – הרכיבים הדרושים מתחברים מאיליהם לכדי יצירת המבנים הנכונים בהנתן התנאים והתכנון. זה נקרא:

molecular self-assembly

וההגדרה המדויקת היא: תהליך שבאמצעותו המולקולות מסתדרות מעצמן ללא הנחיה מוגדרת ממקור חיצוני. ישנם שני סוגים לתהליך ההרכבה העצמית: הרכבה עצמית בין מולקולארית והרכבה עצמית תוך מולקולארית. כאשר זו התוך מולקולארית מובילה ל- Folding . לרוב המונח מתייחס להרכבה עצמית בין מולקולארית: Molecular self-assembly 

כמוכן יש לתחום ישום במה שקרוי מחשוב בעזרת הדנ”א. במקום טכנולוגית מחשב שמבוססת על סיליקון, מחשוב הדנ”א – או ביתר כלליות מחשוב מולקולארי – משתמש ביתרון שבמולקולות של הדנ”א למטרת חישובים. מחשבי דנ”א הם מהירים וקטנים יותר מכל מחשב שנבנה אי פעם.

ב-2002 חוקרים ממכון ויצמן ברחובות גילו מכונת חישוב מולקולארית שנתנת לתכנות והיא מבוססת על אנזימים ומולקולות דנ”א במקום על צ’יפים.

Computer Made from DNA and Enzymes

Stefan Lovgren
for National Geographic News
February 24, 2003

Israeli scientists have devised a computer that can perform 330 trillion operations per second, more than 100,000 times the speed of the fastest PC. The secret: It runs on DNA.

A year ago, researchers from the Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, unveiled a programmable molecular computing machine composed of enzymes and DNA molecules instead of silicon microchips. Now the team has gone one step further. In the new device, the single DNA molecule that provides the computer with the input data also provides all the necessary fuel.

ב-2002, המחשב של המדענים מרחובות, הקבוצה של פרופ’ אהוד שפירו, יכל לבצע 300 טריליון פעולות לשניה – יותר מפי 10,000 ממהירות מחשב אישי – כי הוא מחשב דנ”א מולקולארי ולא מורכב מצ’יפים של סיליקון ולכן הוא כה מהיר.

Programmable and Autonomous Computing Machines made of Biomolecules 

Cells as Computation -Ehud Shapiro and Aviv Regev

ב-2003 כאשר המאמר של סטיבן לבגרן “מחשב שמורכב מדנ”א ומאנזימים” מ-נשיונל ג’יאוגרפיק פורסם (ראו קטע למעלה), הקבוצה של שפירו ממכון ויצמן ניסתה לשפר את ה”מחשב” שלהם – את מולקולת הדנ”א. הרעיון הוא שהדנ”א הוא התוכנה והאנזימים הם החומרה. שמים אותם יחד והם עוברים ריאקציות כימיות…

מחשבי דנ”א – מאמר ב-Scientific American

שאלת תם: איפה מסך המחשב של מחשב הדנ”א?… הוא הרי מחשב הלא כן? ובכן… הנה התשובה:

To the naked eye, the DNA computer looks like clear water solution in a test tube. There is no mechanical device. A trillion bio-molecular devices could fit into a single drop of water. Instead of showing up on a computer screen, results are analyzed using a technique that allows scientists to see the length of the DNA output molecule.

“Once the input, software, and hardware molecules are mixed in a solution it operates to completion without intervention,” said David Hawksett, the science judge at Guinness World Records. “If you want to present the output to the naked eye, human manipulation is needed.”

אין רכיבים מכניים כאן. מחשב הדנ”א נראה בסך הכל כמו תמיסה מימית רגילה, “מרק הדנ”א” של שפירו נראה רגיל למדי למי שבמקרה יעבור לידו; אבל מבחינת אחסון הוא יכול להשיג 15,000 טריליון מחשבים בני זמנו… ויעילות האנרגיה שלו היא יותר מפי מיליון מזו של מחשב אישי רגיל בן זמנו… 

וכך נראה שאפילו בספר השיאים של גיניס התעניינו במחשב הדנ”א…

 The design is considered a giant step in DNA computing. The Guinness World Records last week [2003] recognized the computer as “the smallest biological computing device” ever constructed.

אבל אתם אל תרוצו לחנויות עדיין לקנות מחשבי דנ”א… כי המחשב לא יכול לבצע פונקציות יסודיות ואין לו יכולת לביצוע ישומים פראקטיים. ניתן לתכנתו אבל הוא לא אוניברסלי. ישנן משימות חישוביות שבאופן אינהרנטי ובסיסי מחשב דנ”א אינו מסוגל לבצען. מבחינת מהירות מחשב, מחשב הדנ”א עובר באלפי מונים את מחשב הסיליקון הרגיל: בעוד שמחשב רגיל מסוגל לבצע חישוב אחד במהירות הבזק, גדילי דנ”א יוצרים מיליארדי תשובות פוטנציאליות בו-זמנית. כך הם מתאימים לפתרון בעיות Fuzzy logic

– לוגיקה עמומה או מעורפלת – שלהם פתרונות רבים. מרחיבים את האלגברה הבוליאנית (Not, And, Or) לאופרנדים לוגיים עמומים: דוגמא. חם, קר וחמים:

Image:Fuzzy logic temperature en.svg

לוגיקה עמומה (מעורפלת)

כך גדילי הדנ”א אינם מתאימים לפתרון הבעיות שהמחשב שלנו נוהג לפותרן בדרך כלל: בעיות שמבוססות על לוגיקת הכן או לא, ואלה הם מחשבים בינאריים. אולם בעתיד סבורים שניתן יהיה לשלב מכונות שמשתמשות בסיליקון באופן מסורתי וגם שיהיה להן רכיב מעבדי מחשבי דנ”א שיקבלו משימות שיתאימו להם.

המהפכה של מחשבי הדנ”א היא זו:

Perhaps most importantly, DNA computing devices could revolutionize the pharmaceutical and biomedical fields. Some scientists predict a future where our bodies are patrolled by tiny DNA computers that monitor our well-being and release the right drugs to repair damaged or unhealthy tissue. “Autonomous bio-molecular computers may be able to work as ‘doctors in a cell,’ operating inside living cells and sensing anomalies in the host,” said Shapiro. “Consulting their programmed medical knowledge, the computers could respond to anomalies by synthesizing and releasing drugs.”

כלומר מחשב הדנ”א יכול לשמש כמעין דוקטור פנימי בגוף. ובכך הוא יגרום למהפכה בתחום התרופות והביו-רפואה. בעתיד סבורים שמחשבי דנ”א יעמדו על המשמר בתוך הגוף שלנו ויבדקו ויבצעו דיאגנוזות כל הזמן. כאשר הם ימצאו שמשהו לא בסדר הם ישחררו את התרופה המתאימה כדי לתקן את הפגם או הרקמה החולה. זהו רופא פנימי אוטונומי שעובד כרופא של התא ופועל בתוך התא החי וחש מתי יש אנומליות וחולי: המחשב יכול להגיב לחולי על ידי שחרור תרופות. לא יאומן…

Computer Made from DNA and Enzymes   

באפריל 2004 אהוד שפירו פרסם מאמר נוסף עם קבוצתו, לאחר שהם שיפרו את הדגם שלהם. שפירו יחד עם החוקרים: יעקב בננסון, בנימין גיל, אורי בן דור ורבקה הדר ממכון ויצמן הכריזו בכתב העת ניצ’ר על כי הם בנו את מחשב הדנ”א הבא:

An autonomous molecular computer for logical control of gene expression

למחשב יש יחידה סטנדרטית של קלט-פלט והוא הצליח לבצע דיאגנוזה של פעילות סרטנית בתוך התא, ואחר כך לשחרר תרופה אנטי-סרטנית בשעת הדיאגנוזה!

מיד נראה למטה כיצד הננו-מחשבים מתקדמים במהירות שיא ויש מחשבות עתידניות לגבי הננו-מחשבים:  

בשנים האחרונות, הדנ”א הופיע כחומר מבנה אידיאלי לננוטכנולוגיה בגלל שניתן לתכנן אותו ול”תכנת” אותו

 כדי שהוא ירכיב עצמו למבנים מורכבים, כמו כלובים גיאומטריים ורשתות מסודרות. ראו המאמר של זימן:

Seeman, N. C. Nature 421, 427–431 (2003).

כך הדנ”א שימש כדי ליצור “מכונות” בעלות חלקים שנעים תחת פיקוח חיצוני. רכיבים ומבנים אלה נשענים על היכולת של הדנ”א להתקפל ולהתחבר לצורות מדויקות תוך שהוא עוקב אחר כללי התחברות הבסיסים, מה ששולט במיזוג גדילי הדנ”א בסליל הכפול של החומר הגנטי הזה. עקרונות הצימוד פירושם שניתן להגדיר מראש את ארכיטקטורת הננו-מבנה של הדנ”א על ידי רצף ארבעת אבני הבניין המולקולאריים שלו, שקרויים נוקלאוטידים, לאורך גדיל בודד. רכיבים אלה נצמדים על הגדיל בדרך שניתנת לניבוי.

השתמשו בגישה זו כדי ליצור “רצפי” דנ”א שירכיבו עצמם באופן כזה שהוא מתוכנן לבצע מהלכים חישוביים – מעין ננו-מחשב מכני. הננו-מחשב:

DNA machine links molecules

Rothemund, P. W. K. Nature 440, 297–302 (2006).

Mechanical Nanocomputer Proposed

מהו ננו מחשב באופן כללי?

ננו מחשב הוא מחשב שממדיו הם מיקרוסקופיים. התחום של ננו-חישוביות הוא חלק מהתחום שמתפתח שנקרא ננוטכנולוגיה. מספר סוגים של ננו-מחשבים הוצעו על ידי החוקרים והעתידנים ולמעלה בקישור מובא סוג אחד. הסוג האלקטרוני.

ננו-מחשב אלקטרוני יפעל בצורה דומה לזו שבה פועל מחשב שאותו אנו מכירים היום. ההבדל העיקרי מהמחשב שבו אנו עובדים כרגע הוא סקאלת הגודל. יותר ויותר טרנזיסטורים נדחפים אל תוך צ’יפ של סיליקון עם כל שנה שעוברת לה, כאשר אנו עדים לכך שהמעגלים המשולבים מסוגלים ליכולת אחסון ועיבוד גבוהה יותר. הגבול הסופי למספר של טרנזיסטורים ליחידת נפח נכפה על ידי המבנה האטומי של החומר. מרבית המהנדסים מסכימים שהטכנולוגיה עדיין לא הגיעה קרוב לדרגה שבה היא מגיעה לגבול זה. מבחינת המובן האלקטרוני, המושג ננו-מחשב הוא יחסי. כי בשנות השבעים המיקרו-מעבדים של היום יכולים להיחשב ננו-רכיבים והיום בכלל כבר מדברים על חומרים חדשים ליצור ננו-אלקטרוניקה שיחליפו את הסיליקון…

עתה נעבור לסוג אחר של ננו-מחשבים שבהם עוסק מאמר זה. הננו-מחשבים הביולוגים והכימיים. הם מאחסנים ומעבדים מידע במונחים של מבנים כימיים ואינטראקציות כימיות. ננו-מחשבים ביו-מכניים כבר קיימים בטבע. מה זאת אומרת? הם גלומים בכל היצורים החיים. בכל יצור חי בכל תא חי יש ננו-מחשב. אבל מערכות אלה הם במידה רבה בלתי נשלטות על ידנו האנשים. אנחנו לא יכולים, למשל, לתכנת יצור חי או צמח לחשב מספרים, או לתכנת נוגדן שילחם היום במחלה כלשהי (למרות שהרפואה הגיעה מאוד קרוב לאידיאל זה בכך שהיא יצרה חיסונים, אנטיביוטיקה, תרופות אנטי-ויראליות וכדומה).

ההתפתחות של ננו-מחשב כימי אמיתי כנראה תתמקד לאורך דוגמא שהיא דומה לזו ומבוססת על הנדסה גנטית. המהנדסים צריכים להבין כיצד לגרום לאטומים בודדים ולמולקולות בודדות לבצע חישובים נשלטים וגם בנוסף לאחסן את הנתונים לאחר החישובים והמשימות האלה – והרי אלה הם התכונות של מחשב כפי שאנו מכירים אותו כיום.

ננו-מחשבים מכניים ישתמשו ברכיבים נעים זעירים ביותר הקרויים ננו גירים כדי לקודד מידע. מכונה כזו מזכירה מאוד את המנוע האנליטי של צ’רלס בבאבג’ מהמאה ה-19. מסיבה זו, הננו-מחשב המכני עורר מחלוקת, מכיוון שחוקרים מסוימים מחשיבים אותו כ”מכונה” שלא תעבוד. כל הבעיות שהן אינהרנטיות במכשיר של בבאג’, לפי המתנגדים מועצמות בננו-מחשב המכני. חרף זאת, כמה עתידנים אופטימיים אודות הטכנולוגיה, והם אפילו הציעו את האבולוציה של ננו-רובוטים שיכולים להפעיל או להיות נשלטים על ידי ננו-מחשבים מכניים.

ננו-רובוטים:

Nanorobotics

ננורובוטים?… בינתיים רק במדע בדיוני. דוקטור הו – “הילד הריק”.

האם המיקרוסקופ כוח האטומי הוא ננו-רובוט?

ננו-מחשב קוונטי יפעל על ידי אחסון מידע בצורת מצבים אטומיים או ספינים קוונטיים. טכנולוגיה מסוג זה היא כבר בפיתוח בצורת זיכרון חד-אלקטרוני ונקודות קוונטיות. מצב האנרגיה של האלקטרון בתוך האטום, שמיוצג על ידי רמת האנרגיה או הקליפה של האלקטרון, יכול תיאורטית לייצג 1, 2, 4, 8, או אפילו 16 ביטים של נתונים. הבעיה העיקרית עם הטכנולוגיה הזו היא חוסר יציבות. קשה לנבא מצבי אנרגיה רגעיים של האלקטרון ואפילו יותר קשה לשלוט בהם. האלקטרון יכול בקלות לרדת למצב אנרגיה נמוך יותר, כאשר הוא פולט תוך כדי כך פוטון, ולהפך, פוטון שפוגע באטום יכול לגרום לאחד מהאלקטרונים שלו לקפוץ למצב אנרגיה גבוה יותר.

Computing breakthrough could elevate computer security to unprecedented levels 

using pulses of light to dramatically accelerate quantum computers these systems could crack highly encrypted codes 

נשוב לננו-מחשב הביו-כימי וליצור רכיבי ומבנים ננוטכנולוגים על בסיס ביולוגי.

יצירת מבני ננו אלה מהדנ”א היא בדרך כלל מאוד איטית, מסורבלת ומגושמת. החוקרים הבינו שבגלל שכל התאים מכילים את המיכון המולקולארי לשכפול דנ”א גנומי בדיוק ברצפים מעתיקים, ניתן אולי יהיה לשדלם ליצור מבני דנ”א מלאכותיים במקום זאת. זה כתוצאה יהיה מעין שיבוט של חומר גנטי – טכניקה שהיא כבר מבוססת בביוטכנולוגיה. אבל ליישמה עבור רצפי דנ”א שרירותיים ומלאכותיים, שאין להם שום קשר עם הגנטיקה הרגילה זה מעט בעייתי.

זימן, יאן והשותפים שלהם פיתחו שיטות לשכפול דנ”א שיכולות לעבוד ברמת המבחנה, בעזרת מיכון של אנזים טבעי שחולץ מתאים:

C. Lin, X. Wang, Y. Liu, N. C. Seeman, H. Yan, J. Am. Chem. Soc. 129, 14475–14481 (2007).

 אבל הם חשדו שהתהליך יפעל הרבה יותר ביעילות בתאים חיים שהם יכולים לשכפל את עצמם בצורה מעריכית (אקספוננציאלית).

כדי להשיג זאת, הם בנו גדילי דנ”א שיתקפלו לשני מבני ננו מורכבים – בצורת צלב ומבנה שזור מסובך גדילי כפול שקרוי:

PX molecule

זימן ויאן הדביקו אותם לגדילים כפולים מעגליים של דנ”א שקרויים “פגמיד”:

Phagemid 

הם אז הכניסו אותם אל תוך תאים של הבקטריה:

Escherichia coli

כתוצאה הפגמיד פועל כמו גנום ויראלי שמדביק את הבקטריה. הדבקה זו יכולה להתפשט לתאים אחרים שגדלים בטווח התרבית תוך סיוע של וירוס בקטריאלי, או של פאג’ שקרוי:

M13KO7

וכך ככל שהבקטריות גדלות, הם משכפלות את הפגמיד, שמכיל את קטע הדנ”א שמייצר את מבני הננו.

החוקרים אז פצלו ופתחו את התאים והשתמשו באנזימים כדי לקצץ את הדנ”א ששימש חומר גלם החוצה מהפגמיד, וכתוצאה מכך הוא התקפל לננו-מבנים המתוכננים. רק כמות מועטה של דנ”א דרושה כדי להתחיל בתהליך, שניתן “להגבירו” כמעט עד אין קץ. וניתן לאחסן את התאים הבקטריאליים כמעבדות מיניאטוריות מוכנות כדי שניתן יהיה להפיק מהם את החומר כאשר הוא נדרש.

למרות שניתן להשתמש בברירה הטבעית נוסח דרווין כדי לתקן ולכוונן את הננו-מבנים, החוקרים יזדקקו למצוא דרך לספק יתרון של יצור חוזר לתאים האלה שהפיקו ננו-מבנים “טובים יותר”. היו שהציעו שניתן לתכנן ננו-מבנים בעלי תכונות קטליטיות כך שהן מקדמות את הגידול וההעתקה של התאים המארחים.

 

האם הננו-צינורות יכולים לסייע

למוח לתפעל מכונות?

שליטה על איבר ישירות על ידי המוח תוך שימוש במשפט: “אני חושב משמע זה זז”. תארו לכם שאחרי קטיעת איבר, הדרך הטבעית ביותר לשלוט באיבר עם פרוטזה כאשר חושבים שרוצים להגיע לשתות נגיד כוס מים, יהיה על ידי זה שהיד המלאכותית אכן פשוט תגיע ותבצע את המשימה הנדונה. הננוטכנולוגיה יתכן ותאפשר זאת ביתר קלות מכפי שניתן לעשות זאת עתה. לאחר פציעה בחוט השדרה, היכולת לעקוף עצבים פגועים יכולה להיות עניין של חיים או מוות. למרות ההתקדמות הניכרת בחיבור יחידות רפואיות למערכת העצבים –  הכוונה היא לאלקטרודות – הנקודה היכן שהמכונה פוגשת את הגוף –  הרי זו נותרת הבעיה המרכזית.

Can nanotubes join brains with machines?

Controlling an artificial limb directly by the brain used to be strictly science-fiction: “I think, therefore it moves.” But after an amputation, the most natural way to control a prosthetic limb would be to think about reaching for, say, a glass of water, and have the artificial arm make the appropriate moves.

After a spinal cord injury, the ability to bypass broken nerves could be a matter of life or death.

Naked conical electrode, compared to one covered with a scrubby forest of nanotubes

Courtesy Edward Keefer, University of Texas Southwestern Medical Center.

תמונה שנתקבלה על ידי מיקרוסקופ מנהור סורק. משמאל רואים אלקטרודה שעשויה ממתכת מטונגסטן מחודדת ללא ערבוב של ננו-צינורות מפחמן. מימין רואים אלקטרודה מננו-צינורות מפחמן מעורבבת עם פולימר מוליך. הננו-צינורות משפרים את המגע החשמלי עם תאי העצב והם עשוים לגרום לאלקטרודה לשרוד זמן רב יותר.

כאן הננוטכנולוגיה יכולה לסייע. ננו-צינורות מאטומי פחמן הם חזקים בצורה מדהימה ובעלי מוליכות חשמלית יוצאת מהכלל. שתי התכונות האלה הופכות אותם למועמדים טובים יותר כאלקטרודות. מחקר חדש של פרופ’ אדוארד קיפר וקבוצתו מהמרכז הרפואי הדרום מערבי של אוניברסיטת טקסס שפורסם ב- Nature Nanotechnologyמציע שננו-צינורות חזקים, קשיחים יכולים להרכיב את האלקטרודות הקשוחות והיעילות – ממשק נוירולוגי שיאפשר לחבר איבר מלאכותי לגוף וגם ישרת דבק לעצב וניתן באמצעותו לשלוט בסיגנלים כדי להניע את הזרוע. עדיין הזרוע הרובוטית שמחוברת לננו-צינורות לא נבדקה בבני אדם.

Nanotubes on the Brain Neural implants could benefit from coated electrodes.

 Keefer_low res

Dr. Edward Keefer, instructor of plastic surgery, helped demonstrate that nanotube sheathing improves the signals received and transmitted by electrodes, which researchers say is a potentially critical step for advancing electrical nerve stimulation therapy. מכאן

במקום, בוצעה קבוצת ניסויים ראשונה שבה בדקו עירור חשמלי של נוירונים של עכברים שגידלו אותם במעבדה. התוצאות היו שציפוי ננו-צינור אחד מסוים היה פי 1500 יותר יעיל בקבלת הסיגנלים מאשר אלקטרודה רגילה. מכאן ניתן להסיק שאלקטרודה שמצפים אותה בננו-צינור יכולה ליצור שריר שיתכווץ בעזרת סיגנל חשמלי הרבה יותר קטן. באותו האופן, אם האלקטרודה בניסוי קראה את הפעילות של תא העצב, היא הייתה הרבה יותר רגישה. לאחר קבוצת הניסויים הראשונה הזו, בוצעה קבוצת ניסויים שנייה. קיפר וקבוצתו השוו את הביצועים של האלקטרודות שמושתלות לתוך המוחות של חיות מעבדה והם מצאו יכולת הרבה יותר טוב לגילוי הדחף החשמל הרגיש מנוירון. האלקטרודות מצופות הננו-צינורות יכלו גם “לקרוא” את הפעילות של יותר נוירונים ובנוסף ולפקח על פעילות איטית (10 מחזורים לשנייה) ומהירה (1000 מחזורים לשנייה), תחום שבו אלקטרודות קונבנציונאליות הראו ביצועים מגמגמים.

המחקר מבטיח בתחום מחלת הפרקינסון: Coating Improves Electrical Stimulation Therapy Used For Parkinson’s, Depression, Chronic Pain

The nanotube sheathing improves the signals received and transmitted by electrodes, which researchers say is a potentially critical step for advancing electrical nerve stimulation therapy. This type of therapy increasingly shows promise for diseases ranging from epilepsy to depression to chronic leg and back pain.

By implanting electronic nerve stimulators, doctors elsewhere have provided a quadriplegic patient with the ability to move a computer cursor at will, and monkeys have been able to move objects in a virtual world with mere mind power. For individuals who lose an arm or leg and rely on prosthetics, implanted stimulators offer promise in restoring feelings of sensation.

 

כנס: הביו פוגשת את הננו

 

BMNIT2008 Bio Meets Nano and IT, International Conference

Date: December 9th-11th, 2008
Organizer: BioForum Oulu, Finland
Venue: Lasaretti, Oulu Finland

Bio Meets Nano and IT conference brings together companies, organisations and research groups with the purpose of enhancing international and interdisciplinary business collaboration in the fields of life sciences, micro- and nanotechnology and information technology. The three-day conference will be organized now for the fifth time. The conference program consists of seminars, exhibitions, company visits and partnering events.
 
Conference aim and target
Bio Meets Nano and IT conference aims to increase cross-technology interaction and business between life sciences, nanotechnology and IT. The conference is targeted to companies as well as to academic and clinical research groups internationally to develop understanding of present and emerging customer needs, market trends and new offerings. Also regional and governmental development and invest in organisations are obvious groups that have interest in this vigorously developing field. The conference gives an excellent opportunity to gain the latest news both in research and business. The program also provides great networking and partnering possibilities internationally.
 
Read more on www.bmnit2008.com

Contact: Director Dr. Tuula Palmén, tuula.palmen@bioforumoulu.org 

Conference arrangements: Konffa Ltd Conference Service, info@konffa.fi, www.konffa.fi

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s