Onderzoekers ontwikkelen gel-memristor

Een groep Amerikaanse onderzoekers heeft memristors, weerstanden met geheugen, ontwikkeld die in water kunnen werken. Dit kan de weg vrijmaken voor integratie in het lichaam. Memristors zijn relatief nieuwe elektronicabouwstenen.

Memristors werden al in 1971 genoemd als mogelijke elektronicacomponent. Na weerstanden, condensators en inductors zouden ze de vierde passieve component vormen. Pas in 2008 slaagden onderzoekers van HP Labs erin om ze daadwerkelijk te produceren. Net als andere elektrische componenten, zoals weerstanden en condensators, werden die memristors, ook memory resistors of geheugenweerstanden genoemd, uit traditionele materialen opgebouwd. Een groep wetenschappers van het Department of Chemical and Biomolecular Engineering aan de North Carolina State University heeft echter op gel gebaseerde, biocompatibele memristors ontwikkeld.

De prototypes werden gemaakt van hydrogels van agarose, die van polyëlektrolyten werden voorzien; twee elektrodes verbinden de gels. In plaats van elektronentransport, zoals bij reguliere elektronische componenten, gebruiken de gels ionentransport. De gels kunnen in een waterige omgeving functioneren, zodat ze bijvoorbeeld in biocompatibele implantaten gebruikt kunnen worden. De onderzoekers denken daarbij aan het gebruik van memristors als kunstmatige neuronen die aan levende neuronen kunnen worden verbonden.

Het onderzoeksteam ontwikkelde eerder al fotovoltaïsche cellen, diodes en andere elektrische componenten op basis van zijn gels. Die maakten nog gebruik van metalen elektroden die rigide waren. De nieuwe memristors worden met behulp van elektroden van een vloeibaar metaal gemaakt, waarbij op de metaallaag een oxide wordt gevormd die essentieel is voor de werking als memristor. De dikte van de oxidelaag dicteert de weerstand van de memristors en de twee gellagen hebben verschillende weerstanden door de keus van de elektrolyten.

De onderzoeksgroep richt zich met zijn 'soft matter'-onderzoek op sensors en actuators. Gecombineerd zou dat op termijn kunnen leiden tot 'soft robotics' of op gel gebaseerde robots die biologisch afbreekbaar zijn en natuurlijk bewegen. Ook zouden de memristors als neuronale synaps kunnen worden ingezet, wat het simuleren van hersenen en het verbinden van kunstmatige met biologische neuronen mogelijk zou maken.

Reacties (23)

[Marcelloz]

Eerste gedachte: "Gel Packs uit Star Trek Voyager"

Daarnaast zou dit natuurlijk revolutionaire technologie zijn; maar integreren in het mensenlijke lichaam lijkt me toch op redelijk veel etische bezwaren stuiten... hoe ver kan je nu tenslotte gaan met het ver-robottisseren van het lichaam?

[Reactie gewijzigd door Marcelloz op 29 juli 2024 23:37]

[Lethalshot]

Ik denk dat de eerste bruikbare resultaten zullen worden gebruikt om bijv mensen met een dwarslaesie te kunnen helpen. Deze technologie inzetten voor het gebruik om mensen te verbeteren is een behoorlijke stap verder, maar uiteindelijk vast wel mogelijk.

De ethische bezwaren worden door voortschrijding in de techniek ook steeds verder opgerekt, maar ik ben met je eens er zal wel op gelet moeten worden voordat er een situatie ontstaat ala Deus Ex.

[Baazie]

Een dwarslaesie is na mijn weten afgeknelde zenuwen in je rug ik zie niet hou dit kan helpen om iemand weer te laten functioneren bijv.

[Xesior]

Heel simpel / complex
Reroute zenuw signaal door middel van zelf gemaakte zenuw connecties.
Een mogelijkheid met deze nieuwe uitvinden.... misschien over 100 jaar.

[arjankoole]

Een dwarslaesie is na mijn weten afgeknelde zenuwen in je rug ik zie niet hou dit kan helpen om iemand weer te laten functioneren bijv.

Het is - momenteel nog beperkt - mogelijk om met bijvoorbeeld stamcellen de zenuwbanen in het ruggenmerg opnieuw te laten groeien en verbinden. Een Amerikaans arts is daar mee bezig in Portugal, en heeft daar al opzienbarende resultaten mee weten te bereiken.

Deze techniek zou - gecombineerd met het werk van die arts - de technologie naar bijna 100% herstel kunnen tillen. ( in slechts 1 geval wist de arts 60% herstel te bereiken, alle andere experimenten (allemaal met echte patiënten) minder ).

Een dwarslaesie is ook niet zozeer afgekneld, maar daadwerkelijk doorgesneden zenuwbanen (doorgaans in de wervelkolom). De backbone kabel is doorgesneden zeg maar.

[witchdoc]

Kort gezegd? Héél ver!
Waarom zou je je ook willen limiteren tot wat je zelf kan evolueren?

[alopex]

Ik vind juist dat het ethische hier zeer erg van toepassing is omdat je met deze memristors allerhande dingen kan bereiken die voor een mens van nu niet mogelijk zijn :

Ook zouden de memristors als neuronale synaps kunnen worden ingezet, wat het simuleren van hersenen en het verbinden van kunstmatige met biologische neuronen mogelijk zou maken.

Deze memristors kunnen dus duidelijk handig zijn in het testen, maar voor mensen zal het niet zozeer evoluerend werken. Het is zeer kunstmatig en zal waarschijnlijk niet overgedragen worden op de volgende generatie (evolueren gebeurt, jammer genoeg, niet zoals bij pokémon ).

Men moet deze memristors meer zien als een pacemaker of gehoorapparaat dat een handige helper kan zijn bij stoornissen of andere zaken maar de mensen van de volgende generatie zitten evenwel met dezelfde hart- of hoorproblemen. Deze apparaten dragen niets bij tot de evolutie, wel tot het vergemakkelijken van het leven van de mensen en misschien verlengen maar allemaal kunstmatig.

Verder blijft dit een zeer belangrijke ontwikkeling in de micro-electronica omdat dit een van de grote stappen is richting de, in science-fictionfilms veel vertegenwoordigde, (gel)nanobots is.

[Laurens-R]

Wellicht zouden we zelfs achteruit gaan, omdat er door de hulpmiddelen geen nood meer is voor het lichaam is om het zelf allemaal te regelen.

[Don Kedero]

Misschien zenuwen terug kunnen verbinden? of beide uiteinden terug met elkaar laten communiceren?
Bijvoorbeeld, mensen die een ongeluk gehad hebben, en gedeeltelijk of volledig verlamd zijn door een zenuwbaan die door is ... stel dat je dit zou kunnen genezen? Of misschien een gehoor apparaat of iets anders, nog beter laten communiceren met de hersens?

[Titan_Fox]

Daar zat ik ook al aan te denken. Biologisch-neurologische verwerkingseenheden die gigantische hoeveelheden data kunnen verwerken.

[appel00]

Voordat dit de menselijke neuronen overtreft zijn we wel meer dan honderd jaar verder.
Akhoewel je een simpel natuurkunde model kunt maken dat een neuron voorstelt, zo simpel zitten ze niet in elkaar.
Ik vraag mij af wat de afmetingen zijn van deze gel-memristors.

[Lolandros]

Biologisch maakt het niet beter ofzo hoor, je krijgt er juist allemaal problemen mee omdat het veel kleinere bereiken heeft qua milieuomstandigheden. Temperatuur moet constant blijven, pH-waardes, geen UV-licht, etc.

[svenk91]

Mensen met een pacemaker of gehoorapparaatje zijn ook al cyborgs hoor Het gebruik van een mobieltje zou je al een cyborg kunnen maken als je de begrippen ruim neemt, meer integratie in je lichaam is de volgende logische stap.

Wie dacht 20 jaar geleden dat men een elektronisch apparaat ten alle tijden in de broekzak meenam waarmee hij met iedereen in verbinding kon zijn? Dat zouden veel mensen te ver vinden gaan.

[notsonewbie]

En bij defect / storing dan moet je jezelf opsturen en 1 week a 3 maanden bij de fabrikant in de TD ruimtes/opslag doorbrengen? &

[Verwijderd]

"gel gebaseerde robots die biologisch afbreekbaar zijn"

Als ze deze 'memristors' in het menselijk lichaam willen plaatsen, dan moeten ze toch juist niet biologisch afbreekbaar zijn?

[craio]

Als ze maar tijdelijk moeten functioneren wel.

[Verwijderd]

zelf vind ik dit altijd heel erg fascinerend om te zien.
ik wacht nogsteeds op de tijd dat we cyberbrains hebben ala Ghost in the shell.
tot die tijd kan ik alleen maar dromen :3

[Daileass]

na een nachtje zuipen gewoon even een memristor cocktail drinken en al mijn hersencellen zijn terug zoals het hoort

[bonus]

Naaaah, die verzuipen in de rest alcohol En hersencellen zijn toch wel ff wat ingewikkelder lijkt me. Dit is meer een weerstand tech, jij hebt het over geheugen tech

[Akino]

Door al het HP PC producten zou je haast vergeten dat ze ook nog steeds thuis zijn in component ontwikkeling.

[Byte_Me]

Ik ga nog eens even lekker "de lift" kijken

[Cpt.Sponder]

vraagje: kan iemand even toelichten of dit wel of geen typo is:

wat het simuleren van hersenen en het verbinden van kunstmatige met biologische neuronen mogelijk zou maken.

Hersenen hebben we al, dus waarom simuleren, wel zouden we onze hersenen kunnen stimuleren. Of begrijp ik hier iets niet goed?

[Yggdrasil]

We hebben wel hersenen maar begrijpen nauwelijks hoe ze werken. Als we werkende hersenen kunnen nabouwen of simuleren dan begrijpen we dat wel.

Ik zie dat niet alleen als een stap naar kunstmatige intelligentie, maar beter begrip van de werking van onze hersenen kan helpen bij het ontwikkelen van medicijnen en behandelingen voor geesteszieken of mensen met een aangeboren hersenafwijking.