随着材料科学的发展，未来可能会出现能够作为人工神经细胞、控制严重疼痛或使瘫痪肌肉得以移动的可植入生物医学设备。今天，密歇根大学的尼古拉斯·科托夫（Nicholas Kotov）及其同事在《先进材料》期刊上描述了他们如何利用空心的亚微米级碳纳米管（carbon nanotubes）将集成电路与神经细胞连接起来。这项新技术为生物学与电子学之间的接口构建提供了可能性。
科托夫与来自俄克拉荷马州立大学和德克萨斯大学医学分校的同事们探讨了单壁碳纳米管（SWNTs）的特性，旨在将这些材料开发为生物相容的医疗设备、传感器和假肢的组成部分。SWNTs是由碳原子通过多种技术（包括沉积）形成的，形状类似于微型的卷曲鸡网，直径通常只有几个纳米，长度可达数微米。
研究人员通过多层叠加SWNTs，制备出即使在仅几纳米厚度下也能导电的薄膜。接着，他们在该薄膜上培养神经前体细胞，这些前体细胞成功分化为高度分支的神经元。随后，可以在SWNT薄膜层上施加横向电压，并使用全细胞膜片钳技术测量对神经细胞的电效应。当施加横向电压时，相对较大的电流沿薄膜表面流动，但仅有微量电流（约为十亿分之一安培）通过薄膜传递给神经细胞。其净效应是对施加电压的反向放大，从而刺激神经细胞而不损害它们。
科托夫及其同事报告称，这类设备可能在疼痛管理中找到应用，例如，通过减少疼痛反应神经细胞的活动来控制这些细胞。相应地，这种设备也可能用于刺激失效的运动神经元，即控制肌肉收缩的神经细胞。研究人员还建议，可以对心肌细胞施加刺激，以促进心脏的功能。
他们警告说，在这些设备能够投入医疗应用之前，还有大量工作需要完成。