Биоэлектроника — бурно развивающаяся область медицины, но, возможно, она только что сделала гигантский скачок вперед: ученые успешно выращивают электроды в живых тканях, прокладывая путь к полностью интегрированным электронным схемам для лечения неврологических расстройств.
Ученые из Линчёпингского, Лундского и Гётеборгского университетов в Швеции создали электроды из живой ткани, используя молекулы тела для их запуска. Исследователи первыми успешно сделали это без необходимости внешних сигналов или модификации генов.
В экспериментах, проведенных в Лундском университете, рыбкам данио и медицинским пиявкам вводили гель, содержащий ферменты в качестве «молекул сборки». Исходя из этого, ученые заметили, что в головном мозге, сердце и хвостовых плавниках рыбок данио и вокруг нервной ткани пиявок сформировались электроды. Животные не пострадали ни от геля, ни от электродов.
«Внеся разумные изменения в химию, мы смогли разработать электроды, которые были приняты мозговой тканью и иммунной системой. Рыбка данио — отличная модель для изучения органических электродов в головном мозге», — пояснил Роджер Олссон (Roger Olsson), профессор медицинского факультета Лундского университета.
Как правило, имплантированные объекты необходимы для запуска электрических цепей в организме. Неудивительно, что команде потребовалось несколько лет, чтобы разработать гель, который требовал правильной структуры и компонентов для успешного применения в клетках животных.
«Контакт с веществами тела изменяет структуру геля и делает его электропроводным, чего не было до инъекции. В зависимости от ткани мы также можем регулировать состав геля, чтобы запустить электрический процесс», — сказал Ксенофон Стракосас (Xenofon Strakosas), научный сотрудник Лаборатории органической электроники (LOE) Линчёпингского университета.
Инъекционный гель тестируется на микротехнологической схеме — синий оттенок геля указывает на его успешное преобразование в электрическую проводимость. Фото: Thor Balkhed.
Хотя сейчас все это может звучать как научная фантастика, исследователи считают, что в долгосрочной перспективе этот путь исследований позволит увидеть полностью интегрированные электронные схемы в человеческом теле — что-то, что может изменить лицо неврологической терапии. Команда признает, что есть «ряд проблем, которые необходимо решить», но это исследование дает новый взгляд на биоэлектронику.
«В течение нескольких десятилетий мы пытались создать электронику, имитирующую биологию, — сказал Магнус Берггрен (Magnus Berggren), профессор LOE. «Теперь мы позволим биологии создать электронику для нас».
Исследование было опубликовано в журнале Science.
Источник: Linköping University via EurekaAlert!.