ความประทับใจของศิลปินเหนือภาพถ่าย:
“เนื้อเยื่อหัวใจมีความพิเศษมาก” จุน เหยา จากวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ UMass Amherst กล่าว “มันมีกิจกรรมทางกล การหดตัวและการผ่อนคลายที่สูบฉีดเลือดไปทั่วร่างกาย ควบคู่ไปกับสัญญาณไฟฟ้าที่ควบคุมกิจกรรมนั้น”
ตามที่มหาวิทยาลัยระบุ 'ไมโครเนื้อเยื่อหัวใจ' เป็นวัสดุที่น่าสนใจ ซึ่งปลูกจากสเต็มเซลล์ของมนุษย์ และมีความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายหากใส่เซ็นเซอร์หลังการเจริญเติบโต ดังนั้นความต้องการที่จะเติบโตบนเมทริกซ์เซ็นเซอร์ที่มีอยู่แล้ว ในลักษณะที่ช่วยให้สามารถเติบโตได้อย่างไม่มีอุปสรรค
การตรวจสอบ 'การเชื่อมต่อระหว่างการกระตุ้นและการหดตัว' ในตัวอย่างคือจุดมุ่งหมายของการทดลอง โดยการวัดทั้งตัวกระตุ้นทางไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเองจากเนื้อเยื่อและการเคลื่อนไหวใดๆ ที่เกิดขึ้น
ทีมงานได้ออกแบบทรานซิสเตอร์กราฟีนขนาด 20 x 20μm ซึ่งมีขนาดประมาณเซลล์ เพื่อทำการตรวจจับ โดยช่องสัญญาณจะถูกมอดูเลตโดยศักย์ไฟฟ้าในท้องถิ่นผ่านเอฟเฟกต์สนาม ขณะเดียวกันก็ตรวจจับการเคลื่อนไหวทางกลไปพร้อมกันเนื่องจากมีความต้านทานแบบเพียโซโดยธรรมชาติ
“เนื่องจากกราฟีนมีความบางอย่างไม่น่าเชื่อ จึงสามารถบันทึกได้แม้กระทั่งการหดตัวของกล้ามเนื้อหรือการผ่อนคลายเพียงเล็กน้อย และสามารถทำได้โดยไม่ขัดขวางการทำงานของหัวใจ” ตามรายงานของมหาวิทยาลัย
ทรานซิสเตอร์เหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยตาข่ายตัวนำพาลาเดียมสีทองที่เลื้อยผ่านซับสเตรตที่ยืดหยุ่น ซึ่งเป็นตัวต้านทานภาพ SU-8 ที่นำกลับมาใช้ใหม่ ชั้นของซิลิคอนไนไตรด์ที่อยู่เหนือตัวนำจะป้องกันพวกมันจากตัวอย่างเนื้อเยื่อ
ลักษณะคดเคี้ยวของตัวนำไม่เพียงเพิ่มความยืดหยุ่น แต่ยังยืดได้ ส่งผลให้ "โครงสร้างตาข่ายที่มีรูพรุนที่อ่อนนุ่มและยืดได้ ซึ่งมีคุณสมบัติทางโครงสร้างและทางกลที่ใกล้เคียงกับเนื้อเยื่อของมนุษย์ และสามารถนำมาใช้แบบไม่รุกรานกับเนื้อเยื่อหัวใจ" UMass Amherst กล่าว
“ไม่มีใครเคยทำสิ่งนี้มาก่อน” ตามที่เพื่อนนักวิจัย Hongyan Gao กล่าว “กราฟีนสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพโดยไม่สลายตัวเป็นเวลานานมาก และไม่สูญเสียความสามารถในการนำไฟฟ้า ดังนั้นเราจึงสามารถตรวจสอบไมโครทิชชู่ของหัวใจได้ตลอดกระบวนการเจริญเติบโตเต็มที่”
มหาวิทยาลัยทำงานร่วมกับ MIT ในโครงการนี้ ซึ่งมีอธิบายไว้ในรายงานของ Nature Communications เรื่อง 'อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบตาข่ายที่ผสานรวม Graphene พร้อมด้วยฟังก์ชันมัลติฟังก์ชั่นแบบหลอมรวมสำหรับการติดตามการเปลี่ยนแปลงของการกระตุ้นและการหดตัวแบบหลายรูปแบบในเนื้อเยื่อขนาดเล็กของหัวใจ'