КУЛОНІВСЬКІ ВЗАЄМОДІЇ НА ИНТЕРФЕЙСІ «НИТКОПОДІБНИЙ КРИСТАЛ КРЕМНІЮ-НЕРВОВА ТКАНИНА» - Климовська, А.І.; Чайковський, Ю.Б.; Наумова, О.В.; Висоцька, Н.А.; Корсак, А.В.; Ліходієвський, В.В.; Фомін, Б.І. (Світ медицини та біології, 2015)
В останні роки інтерфейс «ниткоподібний кристал кремнію-нервова тканина» привертає особливу увагу в зв’язку з тим, що кремній є найперспективнішим матеріалом для розробки нейро-комп’ютерів і для регенерації нервової тканини. Головне завдання цих досліджень - з’ясування механізмів формування таких інтерфейсів і розробка методів управління їх властивостями. Незважаючи на безліч публікацій, до теперішнього часу немає чіткого розуміння механізмів формування цих інтерфейсів. Відсутність знань є головною перешкодою на шляху створення пристроїв, що регенерують пошкоджену нервову тканину, або пристроїв, здатних повністю замінити її пошкоджені ділянки і злагоджено працювати зі здоровою частиною нервової системи. У цій роботі ми представляємо результати досліджень інтерфейсу «ниткоподібний кристал кремнію-нервова тканина» в експериментах in vivo та in vitro. Експерименти показали, що адгезія нервової тканини до ниткоподібних кристалів кремнію як в живому організмі, так і в фізіологічному середовищі, пов’язана з електростатичною взаємодією між поверхнями обох складових інтерфейсу. Сильна взаємодія компонентів інтерфейсу обумовлена кулонівською взаємодією протилежно заряджених поверхонь нервового волокна і кремнієвого ниткоподібного кристалу. Це було показано експериментально з використанням кремнієвого польового нанотранзистора з двома затворами. В цьому експерименті ми визначили знаки і виміряли густину заряду на обох поверхнях інтерфейсу. Виявилося, що поверхня мембрани нерва заряджена позитивно і густина заряду дорівнює 2x1013 см-2, поверхня кристала кремнію – заряджена негативно, і густина заряду дорівнює 1x1014cm-2. З огляду на кулонівську взаємодію між нервовим волокном і кристалом кремнію, ми можемо зробити висновок про те, що проходження нервового імпульсу по нервовому волокну, яке супроводжується зміною знака заряду на поверхні волокна, має призводити до появи згинальної хвилі в нерві і до генерації поверхневої електронної хвилі в шарі просторового заряду в ниткоподібному кристалі кремнію. Виникнення цих хвиль має приводити до двох позитивних ефектів, а саме, згинальна хвиля повинна покращувати метаболізм в нервовій тканині, і таким чином, забезпечувати життєздатність інтерфейсу, а поверхнева електронна хвиля, що генерується в ниткоподібному кристалі кремнію, може бути використана для неінвазивного способу реєстрації нервових імпульсів.