Peran Karbon Nanotube (CNT) dalam Metode Electroencphalography (EEG)

Electroencephalography (EEG). AI Generated

Rendahnya kekuatan mekanik dan kurangnya konduktivitas listrik dalam teknologi hidrogel telah membatasi aplikasi biomedis tingkat lanjut untuk sel saraf, jantung, dan otot rangka. Namun, dalam beberapa tahun ke terakhir, hidrogel hibrida dengan bahan dasar karbon nanotube (CNT) muncul sebagai kandidat inovatif untuk berbagai aplikasi pengobatan regeneratif, perangkat penghantar obat, perangkat implan, rekayasa jaringan, bio-sensing, dan bio-robotika, yang juga sedang dikembangkan sebagai alat interogasi berupa Helm EEG. Berbicara soal EEG, mungkin sebagian besar orang masih asing dengan isitilah ini karena elektrokardiogram (EKG) lebih familiar dan sering didengar. Jika kalian pernah menonton film Spider-Man (2002) yang diperakan oleh Tobey Maguire sebagai Spider-Man pertama dan Norman Osborn yang dikenal sebagai penjahat atau inkarnasi Green Goblin bersama Doctor Octopus dan Venom. Dalam salah satu scene film tersebut Norman Osborn ini terlihat menggunakan elektroda EEG dan EKG selama transformasi menjadi Green Goblin. Walaupun efek bahan kimia yang terpaparkan terhadap Norman dapat meningkatkan kekuatan dan imunitasnya, dan juga data otaknya cukup menarik untuk dilihat, namun itu dapat membuatnya menjadi gila.

Electroenchphalography (EEG) merupakan metode non-invasif yang digunakan untuk mengukur pola gelombang otak yang dihasilkan otak sebagai respons terhadap rangsangan, juga mencatat fungsi kelistrikan otak. EEG dapat menampilkan perbedaan tegangan pada beberapa lokasi di otak dalam waktu tertentu. Biasanya digunakan untuk mendeteksi gang guan tidur, kelainan saraf, tumor atau kanker otak, radang otak atau meningitis, epilepsi atau ayan, komplikasi penyakit stroke, dan memastikan kematian otak. Pemeriksaan electroencphlaogram ini menggunakan elektroda kering, elektroda kapasitif, dan eletro dengan bahan nano yang berbentuk cakram logam kecil dan kabel perak yang dipasangkan ke kulit kepala pasien. Elektroda tersebut berfungsi untuk mengukur fluktuasi tegangan yang timbul dari arus listrik dalam otak. Hasil dari EEG berupa grafik garis bergelombang yang dapat diihat pada layar monitor.

Karbon Nanotube (CNT) Gel sebagai Perantara Elektoda dan Kepala

Hidrogel merupakan bahan lunak yang terdiri dari jaringan polimer 3D yang memiliki kemampuan untuk menyerap air dalam jumlah besar. Ciri hidrogel yang biokompabilitas, biodegredabilitas, stabilitas, dam perilaku responsif terhadap rasangan yang mudah dimodifikasi hanya dengan mengubah polimernya. Dari karakteristik yang telah disebutkan, hidrogel muncul sebagai struktur nano yang diperlukan dalam pengembangan teknologi generasi berikutnya. Dalam penerapan obat, pelepasan obat dari nanoformulasi farmakologis, dan potensi oemuatan berbasis hidrogel dapat diatur dengan menyempurnakan respons terhadap berbagai rangsangan eksternal, seperti pH, cahaya, suhu, tekanan, medan listrik, dan radiasi. Kemajuan dalam teknologi polimer berkemampuan nano ini mengarah pada pengembangan kelas baru hidrogel yang dikenal sebagai hibrida hidrogel, mampu mengatasi kekuranga hdirogel konvensional dengan kekuatan mekanik yang rendah, hingga peningkatan tingkat toksisitas. Berbagai nanopartikel dikombinasikan dengan hidrogel polimer yang kini sedang diformulasikan untuk merancang sistem berbasis chip yang akan digunakan untuk pengindraan, pencitraan, dan diagn8ostik. Berdasarkan karakteristiik fisiknya, hidrogel hibrida banyak digunakan sebagai semprotan, film, dan partikel.

Hidrogel hibrida berbasis karbon nanotube (CNT) ini telah mendapat banyak perhatian dan cukup sering digunakan karena luas permukaannya yang efektif, kekuatan mekanika yang tinggi, dan konduktivitas listrik yang tinggi. Hingga bisa digunakan dalam metode EEG yang telah terbukti dengan serapan seluler yang tinggi, berstabilitas tinggi, dan perilaku elektomagnetik mendukung sebagai salah satu nano-filler yang paling menjanjikan untuk berbagai macam pengaplikasian. Luas permukaan CNT ynag tinggi, memungkinkan untuk pemuatan obat kemoterapi yang sangat tinggi. Dengan demikian, dapat menembus jauh ke dalam jaringan tumor sehingga mampu menghasilkan retensi yang tinggi pada tumor padat. Oleh karena itu pada metode EEG pengaplikasian gel memerlukan waktu yang cukup lama karena dapat menyebar ke seluruh rambut yang secara tidak sengaja akan menyebabkan elektroda menjadi pendek. Gel tersebut juga dapat mengering dan bersifat abrasif yang bisa menyebabkan iritasi, reaksi alergi, dan dapat mengubah karakteristiknya sewaktu-waktu.

Jenis dan Karakteristik Karbon Nanotube

CNT berbentuk karbon alotropik berstruktur nano dengan susunan heksagonal. Pada dasarnya CNT merupakan lembaran graphene yang digulung dan mempunyai dinding tunggal. CNT semikonduktor atau logam yang dimurnikan telah digunakan pada perangkat medis atau protestik untuk elektronik mikro/nano, stimulasi listrik, dan pembacaan listrik in-vitro. Kekuatan mekanik listrik dan sifat elektronik hidrogel yang memperkuat CNT telah ditingkatkan karena rasio aspek dan sifat logam CNT yang tinggi. Dari jenis dan karakteristiknya, CNT layak digunakan dalam proses EEG karena elektroda EEG terbuat dari bahan konduktif yang digunakan untuk mengukur perbedaan potensial listrik antarmedan biolelektrik dari kulit kepala dan titk referensi relatifnya.

Cara Kerja Electroencephalogram (EEG)

Tegangan listrik dapat dideteksi di kulit kepala hanya Ketika ribuan neuron bekerja secara bersamaan. Hasil dari eksitasi kelompok sel ini beberapa kali secara serempak berupa gelombang berirama dalam jumlah besar. Sensor mengukur sinyal dari otak yang bervariasi seiring waktu. Potensi listrik otak dicatat dengan mengukur medan listrik yang berasal dari kulit kepala yang dicatat pada korteks dalam hitungan milidetik. EEG memiliki resoluso spasial yang rendah tetapi juga memiliki resolusi temporal yang tinggi, sehingga lebih unggul dibandingkan dengan metode Fmri dan PET. Hal ini dikarenakan pengukurannya bergantung pada kontak langsung dengan resistasi rendah antara sensor dan kulit kepala. Dengan penggunaan komposit hibrida CNT biokmpatibel yang fleksibel dan sangat konduktif ini, metode EEG ini menggunakan bahan yang tidak beracun dan andal sehingga dapat dapat menjadi perangkat elektronik yang dapat dikenakan hingga masa depan.