Несмотря на то, что современный человек все еще состоит из плоти и крови, электричество играет в его организме важную роль. Нервная система людей, включая мозг, работает на электрических импульсах. Потому, когда речь заходит о заболеваниях, связанных с нарушениями работы нервной системы, вроде эпилепсии или болезни Паркинсона, одним из самых эффективных методов лечения является электрическая нейростимуляция. Маленький имплант-нейростимулятор устанавливаются прямо в голову пациенту.
Несмотря на то, что такая операция считается малоинвазивной, а ее результаты - эффективнее других методов лечения, у имплантов есть серьезный недостаток. Раз в несколько лет батарейку в стимуляторе приходится менять. А это означает, что хирургам снова нужно копаться у человека в черепе. Новая разработка ученых Университета Райса (Техас, США) решает эту проблему, поскольку питается исключительно от обычного магнитного поля.
Ученые уже давно исследуют методы беспроводного питания вживляемой электроники, вроде мозговых имплантатов. Один из вариантов предусматривает подачу питания на имплант лишь в момент его непосредственной активации. В качестве активаторов предлагались разные источники энергии, включая ультразвук, радиоволны и свет. Увы, все они либо оказывают влияние на биологические ткани, либо производят количество тепла, которое также может навредить носителю импланта.
Новый нейронный стимулятор этих недостатков лишен, поскольку имеет магнитный привод. Имплант выглядит как кусочек прямоугольной пленки размером с рисовое зерно. Он состоит из двух слоев.
Первый слой - фольга из смеси железа, бора, кремния и углерода. Этот материал обладает свойством магнитострикции. То есть, при воздействии магнитного поля он вибрирует на молекулярном уровне.
Второй слой - пьезоэлектрический кристалл, который преобразует колебания от фольги в электрическое напряжение. Затем крошечная схема модулирует это напряжение, снижая его частоту до той, на которую реагируют нейроны головного мозга.
В ходе лабораторных испытаний импланты были установлены под кожу на голове крыс. Имплант под кожей передавал импульсы на электрод, ведущий прямо в “центр вознаграждения” в мозге крысы. Грызуну была предоставлена возможность свободно передвигаться, но в одной из частей клетки магнитное поле было особенно сильным. Крыса явно предпочитала находится в той области, где магнитное поле активировало ее имплант.
“Наши результаты говорят о том, что использование магнитоэлектрических материалов для беспроводной доставки электроэнергии - это больше, чем новая идея. Такие материалы позволят нам создавать клиническую беспроводную биоэлектронику”, - говорит Джейкоб Робинсон, соавтор исследования.
С оригинальной работой можно ознакомиться в журнале Neuron.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на новый Telegram-канал iGate
