Kesan artis atas foto:
“Jaringan jantung sangat istimewa,” kata Jun Yao dari perguruan tinggi teknik UMass Amherst. “Ia memiliki aktivitas mekanis – kontraksi dan relaksasi yang memompa darah ke seluruh tubuh kita – ditambah dengan sinyal listrik yang mengontrol aktivitas tersebut.”
'Jaringan mikro jantung' adalah bahan yang menarik perhatian, menurut universitas, yang tumbuh dari sel induk manusia dan rentan terhadap kerusakan jika sensor dimasukkan setelah pertumbuhan. Oleh karena itu, perlunya mengembangkan matriks sensor yang sudah ada, sedemikian rupa sehingga memungkinkannya berkembang tanpa hambatan.
Memantau 'kopling eksitasi-kontraksi' dalam sampel adalah tujuan percobaan ini, dengan mengukur stimulus listrik yang dihasilkan sendiri dari jaringan dan setiap gerakan yang dihasilkan.
Tim merancang transistor graphene berukuran 20 x 20μm – kira-kira seukuran sel – untuk melakukan penginderaan, dengan salurannya dimodulasi oleh potensi listrik lokal melalui efek medan, sekaligus mendeteksi gerakan mekanis karena secara alami resistif piezo.
“Karena graphene sangat tipis, ia dapat mendeteksi kontraksi atau relaksasi otot sekecil apa pun, dan dapat melakukannya tanpa mengganggu fungsi jantung,” menurut universitas tersebut.
Transistor-transistor ini saling terhubung oleh jaring konduktor paladium emas yang meliuk-liuk melintasi substrat fleksibel – penahan foto SU-8 yang digunakan kembali. Lapisan silikon nitrida di atas konduktor mengisolasinya dari sampel jaringan.
Sifat konduktor yang berbelit-belit tidak hanya menambah fleksibilitas namun juga kelenturan, menghasilkan “perancah jaring berpori yang lembut dan dapat diregangkan yang memiliki sifat struktural dan mekanis yang mirip dengan jaringan manusia dan dapat diterapkan secara non-invasif pada jaringan jantung” kata UMass Amherst.
“Belum pernah ada orang yang melakukan hal ini sebelumnya,” menurut rekan peneliti Hongyan Gao. “Graphene dapat bertahan hidup di lingkungan biologis tanpa mengalami degradasi dalam waktu yang lama dan tidak kehilangan konduktivitasnya, sehingga kami dapat memantau jaringan mikro jantung di seluruh proses pematangannya.”
Universitas bekerja sama dengan MIT dalam proyek ini, yang dijelaskan dalam makalah Nature Communications 'Elektronik mesh terintegrasi graphene dengan multifungsi terkonvergensi untuk melacak dinamika eksitasi-kontraksi multimodal dalam jaringan mikro jantung'.