Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №2, 2023 / с. 4-7

Беспроводная оптоэлектронная нейростимуляция сетчатки с помощью многослойного органического полупроводникового устройства

                                

А.Г. Марков, А.Ю. Герасименко, С.В. Селищев, Д.В. Телышев


Аннотация

Разработана многослойная органическая полупроводниковая структура для эффективной беспроводной стимуляции клеток, в том числе нейронов. Исследованы показатели генерируемого фотонапряжения и фототока при облучении структуры короткими импульсами красного света с безопасной интенсивностью излучения. Эффективность многослойных органических полупроводниковых структур подтверждена путем фотостимуляции светонечувствительных участков сетчатки. Было установлено, что органическая структура размером всего 50 мкм приводит к эффективной генерации потенциала действия. Эти результаты подтверждают вывод о том, что технология многослойного органического полупроводникового устройства не только может достичь паритета с современными кремниевыми устройствами, но может и превзойти их по миниатюризации и производительности. Результаты работы важны для клинической медицины и исследовательской деятельности.


Сведения об авторах

Александр Геннадьевич Марков, PhD, ст. научный сотрудник, доцент, Институт бионических технологий и инжиниринга, НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение», Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г. Москва,
Александр Юрьевич Герасименко, канд. физ.-мат. наук, доцент, начальник лаборатории, Институт бионических технологий и инжиниринга, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г. Москва, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, г. Зеленоград,
Сергей Васильевич Селищев, д-р физ.-мат. наук, профессор, директор, Институт биомедицинских систем, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, г. Зеленоград,
Дмитрий Викторович Телышев, д-р техн. наук, доцент, директор, Институт бионических технологий и инжиниринга, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г. Москва, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, г. Зеленоград,

Список литературы

1. Kotov N.A., Winter J.O., Clements I.P., Jan E., Timko B.P., Campidelli S., Pathak S., Mazzatenta A., Lieber C.M., Prato M. et al. Nanomaterials for neural interfaces // Adv. Mater. 2009. Vol. 21. № 40. PP. 3970-4004.
2. Pappas T.C., Wickramanyake W.M.S., Jan E., Motamedi M., Brodwick M., Kotov N.A. Nanoscale Engineering of a Cellular Interface with Semiconductor Nanoparticle Films for Photoelectric Stimulation of Neurons // Nano Lett. 2007. Vol. 7. № 2. PP. 513-519.
3. Ferro M.D., Melosh N.A. Electronic and Ionic Materials for Neurointerfaces // Adv. Funct. Mater. 2018. Vol. 28. № 12. PP. 1-22.
4. Gerasimenko A.Y., Kitsyuk E., Kurilova U.E., Suetina I.A., Russu L., Mezentseva M.V., Markov A., Narovlyansky A.N., Kravchenko S., Selishchev S.V. et al. Interfaces Based on Laser- Structured Arrays of Carbon Nanotubes with Albumin for Electrical Stimulation of Heart Cell Growth // Polymers (Basel). 2022. Vol. 14. № 9. P. 1866.
5. Markov A., Wцrdenweber R., Ichkitidze L., Gerasimenko A., Kurilova U., Suetina I., Mezentseva M., Offenhдusser A., Telyshev D. Biocompatible SWCNT Conductive Composites for Biomedical Applications // Nanomaterials. 2020. Vol. 10. № 12. P. 2492.
6. Gautam V., Rand D., Hanein Y., Narayan K.S. A Polymer Optoelectronic Interface Provides Visual Cues to a Blind Retina // Adv. Mater. 2014. Vol. 26. № 11. PP. 1751-1756.
7. Abdullaeva O.S., Schulz M., Balzer F., Parisi J., Lьtzen A., Dedek K., Schiek M. Photoelectrical Stimulation of Neuronal Cells by an Organic Semiconductor-Electrolyte Interface // Langmuir. 2016. Vol. 32. № 33. PP. 8533-8542.
8. Ghezzi D., Antognazza M.R., Dal Maschio M., Lanzarini E., Benfenati F., Lanzani G. A hybrid bioorganic interface for neuronal photoactivation // Nat. Commun. 2011. Vol. 2. № 1. PP. 164-167.
9. Markov A., Gerasimenko A., Boromangnaeva A.-K., Shashova S., Iusupovskaia E., Kurilova U., Nikitina V., Suetina I., Mezentseva M., Savelyev M. et al. Multilayered organic semiconductors for high performance optoelectronic stimulation of cells // Nano Res. Oct. 3. 2022. Just Accepted Manuscript.
10. Wali Q., Elumalai N.K., Iqbal Y., Uddin A., Jose R. Tandem perovskite solar cells // Renew. Sustain. Energy Rev. 2018. Vol. 84. PP. 89-110.