Jala Nano, Sekali Suntik Bisa Memata-matai Otak

TEMPO.CO, Massachusetts - Hanya dengan satu suntikan, aktivitas otak kini dapat dipantau secara langsung. Para peneliti multidisiplin dari Harvard University, Amerika Serikat, menanamkan jala berisi perangkat elektronik mikro yang disuntikkan ke dalam otak tikus untuk memata-matai dan merangsang neuron tertentu. Implan ini berpotensi menguak cara kerja otak mamalia secara detail.

"Alat ini akan memangkas prosedur operasi yang rumit," kata Charles Lieber, seorang pakar nanosains dan nanoteknologi, yang menjadi pemimpin penelitian. Temuan bersama timnya ini terbit secara daring dalam jurnal Nature Nanotechnology.

Hingga saat ini, para ilmuwan saraf belum bisa memahami bagaimana aktivitas masing-masing sel otak menerjemahkan kekuatan kognitif yang lebih tinggi seperti persepsi dan emosi. Masalah inilah yang memicu perburuan teknologi yang dapat membantu ilmuwan mempelajari ribuan, bahkan jutaan neuron atau sel saraf pada saat yang sama.

Teknologi terbaik yang ada sekarang hanyalah perangkat elektronik kaku, seperti kertas amplas digosokkan pada neuron yang rapuh. Para ilmuwan juga harus berupaya keras untuk melacak neuron yang sama dalam periode panjang, karena sel bergerak ketika binatang bernapas atau jantungnya berdenyut.

Cerita pengembangan jala nanowire ini bermula pada 2012. Kala itu, tim melihat sel-sel hidup dapat tumbuh dan bergabung dengan jala fleksibel itu di dalam cawan petri. "Masalahnya adalah bagaimana memasukkan jaringan cyborg itu ke dalam tubuh?" kata Lieber.

Tapi tim Harvard menerobos kendala itu dengan menciptakan jala dari benang-benang polimer konduktif dengan elektroda nano atau transistor yang terpasang pada setiap jalinannya. Setiap benang sehalus sutra dan sefleksibel jaringan otak itu sendiri. Rongga yang kosong mencapai 95 persen jaring sehingga sel otak dapat mengatur posisinya di sekitar jala itu.

Jala dua dimensi selebar beberapa sentimeter itu digulung dan dimasukkan ke dalam jarum suntik berdiameter 100 mikrometer. Jala itu disuntikkan langsung ke area target lewat lubang pada bagian atas tengkorak. Jala itu akan terkembang untuk mengisi setiap lubang kecil dan berbaur dengan jaringan otak. Kabel nano yang menjulur keluar dapat dihubungkan ke komputer untuk merekam dan merangsang sel.

"Jala buatan kami satu juta kali lebih fleksibel ketimbang alat fleksibel mana pun di dunia," demikian Lieber mengklaim.

Sejauh ini tim telah berhasil menanamkan jala dengan 16 elemen listrik ke otak tikus. "Mereka mampu memonitor dan merangsang neuron individu hewan pengerat," ujar Lieber. Jala elektronik ini, Jia Liu, anggota tim penelitian menambahkan, terintegrasi dengan sel saraf otak. "Neuron melihat jala ini sebagai bagian darinya," kata dia.

Tim mengklaim persentase keberhasilan alat ini tinggi: 90 persen bekerja setelah injeksi pertama. Tapi, kata Lieber, jala elektrik tersebut memang harus diuji kembali secara ketat lantaran terkait dengan nyawa makhluk hidup.

Langkah pengembangan selanjutnya adalah menanamkan jala yang berisi ratusan perangkat sensor, yang dapat merekam aktivitas otak tikus. Tim juga ingin menanamkan perangkat ke otak bayi tikus yang baru lahir untuk melihat tumbuh-kembang otak dan merekam aktivitas listrik alami di dalam dan di luar sel. Sekaligus, kata Liu, "Menguji ketahanan perangkat kami."

Keberhasilan perangkat tersebut dapat berpotensi besar untuk digunakan pada berbagai organ tubuh manusia. Di mata, misalnya, dapat digunakan untuk mencari tahu kerusakan optik yang kerap terjadi pada manusia.

Tak hanya itu, menurut Kepala Neuronano Research Centre Lund University, Jens Schouenborg, jala nano ini berpotensi besar menjadi alat dasar untuk mempelajari kegiatan neuron. "Kerusakan yang ditimbulkan alat ini sedikit," kata dia. Saat ini Schouenborg juga tengah mengembangkan teknologi nano berbahan gelatin.

NATURE NANOTECHNOLOGY | AMRI MAHBUB