Uma equipe liderada por pesquisadores da Escola de Engenharia Tandon da Universidade de Nova York encontrou uma nova maneira de aprimorar o desempenho de microssensores eletroquímicos. Esta descoberta pode levar à detecção de biomoléculas, como dopamina, em concentrações mais baixas do que é possível hoje. Suas descobertas são descritas em um artigo publicado na revista. Biossensores e bioeletrônica .

A atividade da molécula de dopamina no cérebro está associada a funções importantes, como motivação, Controle motor, reforço, e recompensa. Pesquisadores e médicos geralmente monitoram a atividade dos neurotransmissores no cérebro por meio de microssensores eletroquímicos feitos de carbono. Contudo, devido à sua sensibilidade limitada, os microssensores existentes podem detectar apenas grandes mudanças nos níveis de dopamina. Eles também podem gravar de apenas um local do cérebro por vez.

Para apoiar o mapeamento de vários locais das atividades da dopamina no cérebro, a equipe de pesquisa da NYU Tandon desenvolveu recentemente microssensores planares usando um nanomaterial de carbono, chamado carbono nano-grafítico.

“Usamos técnicas de nanofabricação, semelhantes aos usados ​​para construir chips em eletrônicos de consumo, para criar uma série de muitos microssensores eletroquímicos planares, "disse Davood Shahrjerdi, professor associado de engenharia elétrica e da computação e investigador principal do estudo. "Nossos sensores são pequenos - comparáveis ​​a um corpo celular de neurônio - e podem ser compactados próximos um do outro para gravações com resolução espacial mais alta, " ele adicionou.

Uma descoberta importante da equipe é que o desempenho do sensor pode ser ajustado pela engenharia da estrutura do material do carbono nano-grafítico. Os detalhes do desenvolvimento do sensor são descritos em um artigo publicado anteriormente que apareceu em Relatórios Científicos .

"Nosso estudo em Relatórios Científicos sugere que o desempenho do sensor deve permanecer inalterado se reduzirmos a tensão operacional, uma vez que o desempenho do sensor é controlado pela estrutura do material, "acrescentou Shahrjerdi.

Contudo, a equipe fez uma observação surpreendente de que a amplitude da saída do sensor em resposta às moléculas de dopamina aumentou com a redução da voltagem de operação.

"Inicialmente pensamos que talvez houvesse algo errado com as medições, "disse Edoardo Cuniberto, um Ph.D. estudante na NYU Nanolab na NYU Tandon, quem é o autor principal do estudo. "Com mais de um ano de experimentações adicionais significativas e simulações teóricas, nós não apenas confirmamos nossa observação inicial, mas também fomos capazes de explicar a física por trás de nossa observação surpreendente, "Cuniberto explicou.

Os investigadores demonstraram sensores com desempenho recorde, combinando o novo fenômeno dependente de voltagem com sua abordagem de engenharia da estrutura do material. "Estamos entusiasmados em explorar as perspectivas de nossa nova tecnologia de sensor para estudos futuros do cérebro, "disse Shahrjerdi.

Além do Cuniberto, a equipe incluiu Zhujun Huang, um Ph.D. estudante da NYU Tandon; Abdullah Alharbi da NYU Tandon e King Abdulaziz City for Science and Technology, Riade, Arábia Saudita; e Ting Wu e Roozbeh Kiani, do Centro de Ciências Neurais da NYU.