Para peneliti mendemonstrasikan bagaimana sistem biologis dapat diarahkan menggunakan neuron organik buatan

Untuk pertama kalinya, para peneliti telah mendemonstrasikan neuron organoid buatan, neuron yang dapat digabungkan dengan tanaman hidup dan sinaps organoid buatan. Baik neuron dan sinapsis terdiri dari transistor elektrokimia organik tercetak.

Saat menghubungi penangkap lalat Venus karnivora, impuls listrik dari neuron buatan dapat menyebabkan daun tanaman menutup, meskipun tidak ada lalat yang memasuki perangkap. Semikonduktor organik dapat menghantarkan elektron dan ion, membantu mensimulasikan mekanisme pembangkitan pulsa (potensial aksi) berbasis ion pada tanaman. Dalam hal ini, pulsa listrik kecil kurang dari 0,6 V dapat merangsang potensial aksi tanaman, yang pada gilirannya menyebabkan daun menutup.

kata Simon Fabiano, Associate Professor dan Peneliti Utama Nanoelektronik Organik di Laboratorium Elektronik Organik, Universitas Linköping, Kampus Norrköping.

Pada tahun 2018, kelompok riset di Universitas Linköping menjadi yang pertama mengembangkan sirkuit elektrokimia organik komplementer yang dapat dicetak – yaitu, dengan polimer tipe-n dan tipe-p, yang menghantarkan muatan negatif dan positif. Hal ini memungkinkan untuk membangun transistor elektrokimia organik tercetak komplementer. Kelompok ini kemudian meningkatkan transistor organik, sehingga dapat dibuat dalam mesin cetak pada foil plastik tipis. Ribuan transistor dapat dicetak pada satu substrat plastik. Bersama dengan peneliti di Lund dan Gothenburg, kelompok tersebut menggunakan transistor tercetak untuk mensimulasikan neuron dan sinapsis dalam sistem biologis. Hasilnya dipublikasikan di jurnal bergengsi Nature Communications.

Untuk pertama kalinya, kami menggunakan kemampuan transistor untuk beralih berdasarkan konsentrasi ion untuk memodulasi kenaikan frekuensi.”

Padinhare Cholakkal Harikesh, Peneliti Pascadoktoral di Laboratorium Elektronik Organik

Frekuensi yang meningkat memberikan sinyal yang menyebabkan sistem biologis bereaksi.

“Kami juga telah menunjukkan bahwa hubungan antara neuron dan sinaps memiliki perilaku belajar yang disebut pembelajaran hippy. Informasi disimpan dalam sinaps, yang membuat sinyal semakin efisien,” kata Simon Fabiano.

Harapannya adalah neuron buatan dapat digunakan untuk prostetik manusia yang sensitif, sistem implan untuk mengurangi penyakit saraf, dan robot cerdas yang lembut.

“Kami telah mengembangkan neuron berbasis ion, mirip dengan milik kami, yang dapat dihubungkan ke sistem biologis. Semikonduktor organik memiliki banyak keunggulan – mereka biokompatibel, dapat terurai secara hayati, lunak, dan dapat ditempa. Mereka hanya membutuhkan sedikit usaha untuk beroperasi, Benar-benar tidak berbahaya untuk tanaman dan vertebrata, jelas Chi Yuan Yang, peneliti pascadoktoral di Laboratorium Elektronik Organik.

Penelitian ini didukung secara finansial oleh Knut dan Alice Wallenberg Foundation, Dewan Penelitian Swedia, Yayasan Swedia untuk Penelitian Strategis dan Area Penelitian Strategis Pemerintah Swedia dalam Ilmu Material tentang Bahan Fungsional di Universitas Linköping.