Felületi mikro- és nanostruktúrák kialakítása szilíciumon és üvegen sejtbiológiai kísérletekhez

Manapság egyre fontosabb szerepet kapnak az agy-gép interfészek a krónikus neurológiai betegségek feltárásában, megismerésében és kezelésében. A terület egyik jelentős kihívása a hosszútávon beültethető, elektromosan stabil agyi elektródák fejlesztése. A központi idegrendszerbe ültetett implantátumok idegen test reakciót váltanak ki az agyban, melynek következtében ún. gliális hegszövet alakul ki az implantátum körül, mely térben és elektromosan is elszigeteli az idegsejteket a szenzor felületétől. Ennek az immunválasznak a minimalizálására, az agy-gép interfészek biokompatibilitásának növelésére különféle megoldások merültek fel.

Az MTA EK MFA Mikrotechnológiai Osztályának és az ELTE Élettani és Neurobiológiai Tanszékének közös munkájába kapcsolódtam be a neuroMEMS csoport tagjaként. Méréseimet, kísérleteimet elsősorban az MTA EK MFA MEMS laboratóriumában végeztem.

Kutatásunk távlati célja a hosszútávra beültethető neurális implantátumok biokompatibilitásának növelése különböző anyagok felületi topográfiájának módosításával. Kísérleteinkben arra keressük a választ, hogy hogyan befolyásolja az implantátum felületkiképzése az agyszöveti regenerációt. Biológus partnereinkkel együttműködve in vitro idegsejt-kultúrák tapadását és osztódását vizsgáljuk mikro- és nanostrukturált modell felületeken.

Az agyi elektródok alapanyagául széles körben elterjedtek a szilícium, platina, szilícium-dioxid, arany, alumínium-oxid és a különböző polimerek. A MEMS technológiában jól ismert biokompatibilis SU-8 polimer mikro- és nanoméretű megmunkálásának technológiáját dolgoztam ki, amelyek segítségével mintákat készíthettem a sejtbiológiai kísérletekhez. Kidolgoztam egy technológiai sort, amelynek segítségével SU-8 mintázatokat tudok létrehozni az 50-1000 nm-es tartományban elektronsugaras litográfiával, illetve a mikrotartományban alkalmazott fotolitográfia technológiai paramétereit optimalizáltam. A felületek kialakítása során kémiai tisztítást, plazmamarást és különböző hőkezeléseket is alkalmaztam. A mikro- és nanostruktúrákat optikai és pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálati módszerekkel karakterizáltam. In vitro vizsgálatra alkalmas modell chipeket terveztem és valósítottam meg, melyek fluoreszcens és pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálata során nyilvánvalóvá vált, hogy a felületi topográfia jelentős hatással bír a rajta lévő sejtek viselkedésére: egyes struktúrák meggátolhatják a sejtek tapadását, míg mások irányíthatják a növekedésüket. Ezen tapasztalatok alapján megnyílik az út új típusú agy-gép interfészek fejlesztéséhez.

szerző

• 
  Barna Szabolcs Gábor
  Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
  alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

• 
  Dr. Pongrácz Anita
  kutató, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
• 
  Dr. Lukács István Endre
  tudományos főmunkatárs, EK MFA (külső)