Licht statt Strom
Aktivierung von Neuronen mit Licht durch Halbleiter-Photoelektroden
Das Team um Ben W. Strowbridge und Clemens Burda beschichtet hauchfein ausgezogene Glasmikropipetten von innen mit Bleiselenid-Nanopartikeln. Bleiselenid ist ein Halbleiter, der durch IR-Licht angeregt wird. Ähnlich wie bei Solarzellen „katapultiert“ die Bestrahlung fest gebundene Elektronen aus dem Valenzband in das so genannte Leitungsband des Halbleiters, in dem sie frei beweglich sind. So kommt es kurzzeitig zu einer Ladungstrennung und damit zu einer elektrischen Spannung. Mit einem geeigneten Laser lassen sich definierte Folgen sehr kurzer Lichtpulse erzeugen, die dann die entsprechenden Spannungspulse in der Mikropipette auslösen. In der Umgebung der Pipette entsteht ein elektrisches Feld, mit dem die Forscher Neuronen in Proben von Rattenhirn mit hoher zeitlicher Auflösung stimulieren konnten. Mit Messelektroden ließen sich die natürlichen Aktivierungsmustern sehr ähnlichen Nervenimpulse aufzeichnen.
Proben aus dem Bulbus olfactorius (Gehirnregion, die an der Verarbeitung von Geruchseindrücken beteiligt ist) und dem Hippocampus (Teil des Großhirns, der unter anderem für die Überführung von Gedächtnisinhalten aus dem Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis wichtig ist) wurden untersucht. Dabei wurden weder toxische Wirkungen noch eine Beschädigung der Nervenzellen, auch nach wiederholten Stimulationen, beobachtet.
Mit Hilfe der neuen Photoelektroden lässt sich das Zusammenwirken von Nervenzellen erforschen. Aber auch eine therapeutische Nutzung ist denkbar: So ließen sich einzelne Hirnregionen oder beschädigte und durchtrennte Nerven aktivieren, um ihre Funktion wiederherzustellen – ohne lästige Kabel.
Originalveröffentlichung: Clemens Burda et al.; "Wireless Activation of Neurons in Brain Slices Using Nanostructured Semiconductor Photoelectrodes"; Angewandte Chemie 2009, 121, No. 13
Meistgelesene News
Themen
Organisationen
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
DynaPro NanoStar II von Wyatt Technology
NanoStar II: DLS und SLS mit Touch-Bedienung
Größe, Partikelkonzentration und mehr für Proteine, Viren und andere Biomoleküle
Eclipse von Wyatt Technology
FFF-MALS System zur Trennung und Charakterisierung von Makromolekülen und Nanopartikeln
Neuestes FFF-MALS-System entwickelt für höchste Benutzerfreundlichkeit, Robustheit und Datenqualität
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.