Έκανε τα πρώτα του επιστημονικά βήματα στο Ηράκλειο και τώρα διαπρέπει στην Αμερική! Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής, Γιώργος Σπυρόπουλος, είναι επικεφαλής μίας ομάδας επιστημόνων και μηχανικών στις ΗΠΑ που ανέπτυξε ένα καινοτόμο τρανζίστορ ιόντων για χρήση σε βιοηλεκτρονικές συσκευές.
Το νέο τρανζίστορ επιτρέπει την ανίχνευση και την επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο των σημάτων του σώματος, κάτι σημαντικό για τη δημιουργία βιοηλεκτρονικών συσκευών με εφαρμογές στον εγκέφαλο και σε άλλα μέρη του σώματος. Ο δρ. Γιώργος Σπυρόπουλος μιλά στην “Π” για την έρευνά του αλλά και τη σχέση του με την Κρήτη.
Ένα διαφορετικό τρανζίστορ
Συνεργαζόμενοι ερευνητές και μηχανικοί της Σχολής Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών, του Ιατρικού Κέντρου, του Τμήματος Νευρολογίας και του Ινστιτούτου Γονιδιωματικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης, με επικεφαλής τον δρ. Γιώργο Σπυρόπουλο και τον επίκουρο καθηγητή Ντιόν Κονταγκόλι του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, πραγματοποίησαν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό “Science Advances”.
“Aναπτύξαμε νέα τρανζίστορ ιόντων για την κατασκευή καλύτερων βιοηλεκτρονικών διατάξεων.
Για πρώτη φορά, καταφέραμε να κατασκευάσουμε τρανζίστορ που μπορούν να επικοινωνούν χρησιμοποιώντας ιόντα, τους φορείς επικοινωνίας του σώματος, σε ταχύτητες αρκετά γρήγορες ώστε να εκτελούν τους πολύπλοκους υπολογισμούς που απαιτούνται για τη νευροφυσιολογία” εξηγεί ο ίδιος στην “Π”.
Αναλυτικότερα, αναφέρει πως “δημιουργήσαμε τρανζίστορ που αποτελούνται από πλήρως βιοσυμβατά υλικά και μπορούν να αλληλεπιδρούν με ιόντα και ηλεκτρόνια, καθιστώντας την επικοινωνία με τα νευρικά σήματα του σώματος πιο αποτελεσματική. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα τρανζίστορ σε συνδυασμό για να εκτελέσουμε υπολογισμούς – όπως λογικές πύλες.
Χρησιμοποιήσαμε τα τρανζίστορ μας για να καταγράψουμε ανθρώπινα εγκεφαλικά κύματα (EEG) από την επιφάνεια του τριχωτού της κεφαλής. Η διάταξη ήταν εύκολο να εφαρμοστεί στο τριχωτό της κεφαλής και δεν προκάλεσε κανέναν ερεθισμό. Ήταν πολύ μικρότερο από οποιοδήποτε άλλο ηλεκτρόδιο EEG, καθιστώντας δυνατή την τοποθέτηση μεταξύ των ανθρώπινων τριχών, έχοντας ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της διαδικασίας τοποθέτησης και των σημάτων που μπορούν να καταγραφούν”.
Στο επίκεντρο η Νευροεπιστήμη
Όλο και συχνότερα, η Ιατρική -ιδίως η Νευρολογία και η Νευροεπιστήμη- βασίζουν τις προόδους τους σε ηλεκτρονικά συστήματα ικανά να προσλαμβάνουν, να επεξεργάζονται και να αλληλεπιδρούν με βιολογικά συστήματα.
Αυτά τα βιοηλεκτρονικά συστήματα, τα οποία χρησιμοποιούνται τόσο για την καλύτερη κατανόηση του οργανισμού όσο και για τη θεραπεία ασθενειών, χρειάζονται εξαρτήματα που να μπορούν να παρακολουθήσουν τα σήματα του σώματος.
Στον πυρήνα τέτοιων βιοηλεκτρονικών συστημάτων βρίσκονται τα τρανζίστορ.
Όμως μέχρι σήμερα οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να φτιάξουν τρανζίστορ που να πληρούν όλες τις απαραίτητες προϋποθέσεις για χρήση μέσα στο ανθρώπινο σώμα, όπως να είναι ασφαλή, αξιόπιστα, γρήγορα και ανθεκτικά για μεγάλο χρονικό διάστημα λειτουργίας.
Η ομάδα του δρ. Γιώργου Σπυρόπουλου ανέπτυξε το πρώτο βιοσυμβατό τρανζίστορ ιόντων, που είναι αρκούντως γρήγορο για την ανίχνευση και επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο των σημάτων στον εγκέφαλο. Το οργανικό ηλεκτροχημικό τρανζίστορ (IGT), που λειτουργεί μέσω της κίνησης ιόντων μέσα σε αγώγιμο κανάλι από πολυμερές υλικό, παρέχει μια μικροσκοπική και μαλακή διεπαφή με το ανθρώπινο δέρμα.
Χάρη στο νέο τρανζίστορ, από πλήρως βιοδιασπώμενα υλικά, είναι πλέον δυνατό να κατασκευασθούν ασφαλέστερες, μικρότερες και «εξυπνότερες» βιοηλεκτρονικές συσκευές, όπως διεπαφές εγκεφάλου – μηχανής (υπολογιστή), ηλεκτρονικά που φοριούνται στο σώμα και θεραπευτικές συσκευές που εμφυτεύονται στο σώμα.
Τα παραδοσιακά τρανζίστορ από πυρίτιο που έχουν δοκιμασθεί σε βιοηλεκτρονικές συσκευές, πρέπει να ενθυλακώνονται προσεκτικά, ώστε να μην έρχονται σε επαφή με τα σωματικά υγρά για την ασφάλεια τόσο του ανθρώπου όσο και της συσκευής.
Αυτό κάνει τα εν λόγω τρανζίστορ και τις βιοηλεκτρονικές συσκευές τους να είναι πιο ογκώδεις και άκαμπτες. Από την άλλη, τα εύκαμπτα τρανζίστορ από πλαστικό δεν είναι αρκετά γρήγορα για να αξιοποιηθούν σε εφαρμογές νευροφυσιολογίας. Το νέο τρανζίστορ θεωρείται ανώτερο από τα προϋπάρχοντα και θα είναι ευκολότερο να αξιοποιηθεί στη βιοϊατρική.
Από την Κρήτη στις ΗΠΑ
Ο Γιώργος Σπυρόπουλος αποφοίτησε από το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης και πήρε το διδακτορικό του από το γερμανικό Πανεπιστήμιο Φρίντριχ Αλεξάντερ Ελρλάνγκεν-Νυρεμβέργης.
Η μεταδιδακτορική έρευνα του στις ΗΠΑ εστιάζεται στη «Μεταφραστική Νευρο-ηλεκτρονική» και συγκεκριμένα στην ανάπτυξη συσκευών νευρωνικών διεπαφών με βάση τα οργανικά ηλεκτρονικά.
Για το ΤΕΤΥ αναφέρει πως “το τμήμα μου προσέφερε όλες τις απαραίτητες γνώσεις για να μπορέσω να φέρω εις πέρας πολύπλοκα επιστημονικά έργα τα οποία χρήζουν ένα διεπιστημονικό γνωστικό υπόβαθρο (π.χ Βιολογία, Επιστήμη των Υλικών, Ηλεκτρονικά).
Επίσης η συμμετοχή μου στην επιστημονική ομάδα του κ. Εμμανουήλ Κυμάκη (ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ) και κ. Εμμανουήλ Στρατάκη (ΙΤΕ ) κατά τη διάρκεια της προπτυχιακής και μεταπτυχιακής μου διατριβής έθεσε τις βάσεις για να ενταχθώ στον κόσμο της επιστημονικής έρευνας».