Une équipe dirigée par des chercheurs de la Tandon School of Engineering de l'Université de New York a trouvé un nouveau moyen d'améliorer les performances des microcapteurs électrochimiques. Cette découverte pourrait conduire à la détection de biomolécules, comme la dopamine, à des concentrations inférieures à ce qui est possible aujourd'hui. Leurs découvertes sont décrites dans un article publié dans la revue Biocapteurs et bioélectronique .

L'activité des molécules de dopamine dans le cerveau est associée à des fonctions importantes telles que la motivation, contrôle moteur, renforcement, et récompense. Les chercheurs et les cliniciens surveillent couramment l'activité des neurotransmetteurs dans le cerveau grâce à des microcapteurs électrochimiques en carbone. Cependant, en raison de leur sensibilité limitée, les microcapteurs existants ne peuvent détecter que de grands changements dans les niveaux de dopamine. Ils peuvent également enregistrer à partir d'un seul site du cerveau à la fois.

Pour soutenir la cartographie multi-sites des activités de la dopamine dans le cerveau, l'équipe de recherche NYU Tandon a récemment développé des micro-capteurs planaires utilisant un nanomatériau de carbone, appelé carbone nano-graphitique.

"Nous utilisons des techniques de nanofabrication, similaires à ceux utilisés pour la construction de puces dans l'électronique grand public, pour créer un réseau de nombreux micro-capteurs électrochimiques planaires, " a déclaré Davood Shahrjerdi, professeur agrégé de génie électrique et informatique et chercheur principal de l'étude. "Nos capteurs sont petits, comparables à un corps cellulaire neuronal, et peuvent être regroupés les uns à côté des autres pour des enregistrements avec une résolution spatiale plus élevée, " il ajouta.

Une découverte importante de l'équipe est que les performances du capteur peuvent être ajustées en concevant la structure matérielle du carbone nano-graphitique. Les détails du développement du capteur sont décrits dans un article publié précédemment paru dans Rapports scientifiques .

« Notre étude en Rapports scientifiques suggère que les performances du capteur devraient rester inchangées si nous réduisons la tension de fonctionnement, puisque les performances du capteur sont contrôlées par la structure du matériau, " a ajouté Shahrjerdi.

Cependant, l'équipe a fait une observation surprenante selon laquelle l'amplitude de la sortie du capteur en réponse aux molécules de dopamine a été augmentée en réduisant la tension de fonctionnement.

"Nous avons d'abord pensé qu'il y avait peut-être quelque chose qui n'allait pas avec les mesures, " dit Edoardo Cuniberto, un doctorat étudiant au NYU Nanolab à NYU Tandon, qui est l'auteur principal de l'étude. "Avec plus d'un an d'expérimentations complémentaires significatives et de simulations théoriques, nous avons non seulement confirmé notre observation initiale, mais nous avons aussi pu expliquer la physique derrière notre surprenante observation, " expliqua Cuniberto.

Les chercheurs ont démontré des capteurs aux performances record en combinant le nouveau phénomène dépendant de la tension avec leur approche d'ingénierie de la structure du matériau. « Nous sommes ravis d'explorer les perspectives de notre nouvelle technologie de capteurs pour de futures études sur le cerveau, " a déclaré Shahrjerdi.

En plus de Cuniberto, l'équipe comprenait Zhujun Huang, un doctorat étudiant à NYU Tandon; Abdullah Alharbi de NYU Tandon et la ville du roi Abdulaziz pour la science et la technologie, Riyad, Arabie Saoudite; et Ting Wu et Roozbeh Kiani du NYU Center for Neural Science.