Så ska ett chip få kroppen att läka

Signalmolekyler får nervsignaler att pila fram i våra kroppar. De styr hur vi rör oss, tänker och hur vi mår.

Att styra och reglera signalsubstanserna på samma sätt som vår kropp gör har ingen lyckats med hittills. Men nu har Klas Tybrandt och Magnus Berggren vid Linköpings universitet tillverkat en integrerad krets som liksom nervceller arbetar med joner i stället för elektroner. Och som klarar den tuffa miljön i våra kroppar.

– Vi har tillverkat en kemisk krets som både kan transportera signalsubstanser och reglera den mängd som levereras, säger Klas Tybrandt på institutionen för organisk elektronik vid Linköpings universitet.

Här i renrummet på bottenplanet i huset Täppan på Campus Norrköping har den nya tekniken utvecklats. Klas Tybrandt plockar fram ett genomskinligt, böjligt plastsubstrat som känns som cellofan. På substratet syns mönster av linjer, uppbyggda av lager av polymerer som antingen leder negativa eller positiva joner. På centimeterstora ytor ligger kemiska chip insprängda. Var och en består av fyra jontransistorer som kopplats samman till ett logiskt element – en NAND-grind, basen i all digital elektronik.

– Varje transistor är lika liten som en cell, men kontaktpunkterna och elektrolyten tar plats, förklarar Klas Tybrandt.

Nu går han och projektledaren Magnus Berggren vidare mot nästa utmaning, att bygga kretsar som består av 100 000-tals transistorer.

– Kan man bygga en NAND-grind så kan man bygga väldigt mycket mer. säger Magnus Berggren.

På lång sikt kan den kemiska elektroniken leda till helt nya metoder att behandla smärta, läka skador eller avstyra epileptiska anfall. Att förfina funktionen hos pacemakrar är en tillämpning som ligger närmare i tiden. De kemiska kretsarna kräver yttre strömförsörjning och hos patienter med pacemaker finns redan ett batteri i kroppen.

– I dag kan pacemakern bara öka hjärtats frekvens. En kemisk krets skulle öka noggrannheten genom att till exempel höja eller sänka frekvensen beroende på om det är morgon, kväll eller någon annan aktivitet under dagen, säger Magnus Berggren.

– I dag finns risk för att man tröttar ut vissa celler genom en konstant stimulans. Kanske kan patienterna leva ännu längre med en mer noggrann styrning.

Tester av enklare kemiska kretsar, jonpumpar, på marsvin har visat att grundtekniken fungerar och kan påverka celler. Studier pågår också på en handfull kliniker i Sverige och internationellt.

Vad är målet med jonelektronik?

Magnus Berggren plockar fram Elfa-katalogen och säger:

– Vi vill göra alla komponenter i den här katalogen av joner.

Fotnot: Forskarnas rön publiceras i onsdagens nummer av den vetenskapliga tidskriften Nature Communications.