Ткани мозга очень мягкие. Из-за этого даже самые крошечные импланты в голове могут восприниматься иммунной системой человека как что-то инородное. Новая технология гидрогелевых имплантов решает эту проблему.
Импланты головного мозга способны стимулировать определенные нейроны и доставлять лекарства в определенные области мозга. К сожалению, все современные имплантаты, вне зависимости от их назначения, включают в себя жесткие электроды. Ткани мозга, в которые вводятся эти электроды, напротив, очень мягкие.В результате иммунная система организма может идентифицировать импланты как инородные тела, образуя вокруг них слой рубцовой ткани. Со временем этот слой становится настолько толстым, что мешает нормальной работе импланта.
Заключение электродов в мягкий эластичный материал может помочь, но даже в этом случае они остаются более жесткими, чем окружающие их ткани мозга. А значит, существует риск нежелательного иммунного ответа.
Чтобы решить эту проблему, ученые из Корейского передового института науки и техники (KAIST) разработали гидрогелевый имплант, не вызывающий рубцевания или отторжения.
Как это работает?
Имплант состоит из пучка ультратонких многофункциональных полимерных волокон, встроенных в полиакриламидно-альгинатный гидрогель и окруженных им. Пучок волокон состоит из оптического волновода для стимуляции нейронов с помощью света, трех микроэлектродов для мониторинга активности нейронов и трех микрофлюидных каналов для направленной доставки жидкого лекарственного средства.
Поскольку гидрогель является жестким в своем начальном сухом состоянии, он может быть относительно легко введен в ткань мозга без использования каких-либо поддерживающих направляющих устройств. Однако после имплантации он поглощает жидкости организма и становится очень мягким и податливым - как живая ткань, которая его окружает. А значит, он с меньшей вероятностью воспринимается как инородный предмет.
При тестировании на лабораторных мышах имплантат смог обнаруживать нейронные сигналы в течение шести месяцев, что, как сообщается, выходит «далеко за пределы того, что фиксировалось ранее». Исследователи отметили значительное снижение иммунного ответа по сравнению с обычными имплантатами.
«Благодаря нашему открытию мы с нетерпением ждем успехов в исследованиях неврологических расстройств, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона, которые требуют длительного наблюдения», - говорит ведущий ученый профессор Сон Джун Парк.
Статья об исследовании была опубликована в журнале Nature Communications.
