Ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Института цитологии и генетики СО РАН разработали метод дистанционного управления жизненно важными функциями организма. Используя нетоксичные магнитные микрочастицы, они смогли дистанционно регулировать пульс и дыхание подопытных мышей, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Работа открывает путь к созданию безопасной альтернативы инвазивной нейрохирургии. Сегодня глубокая стимуляция мозга с помощью хирургически вживленных электродов остается единственным действенным методом лечения самых тяжелых форм эпилепсии, болезни Паркинсона и обсессивно-компульсивного расстройства. Однако имплантация металлических стержней длиной до пяти сантиметров — крайне травматичная процедура.
Новая технология предлагает заменить металлические электроды на биосовместимые микрочастицы размером с отдельный нейрон. Их можно будет вводить инъекцией или даже через нос, что значительно снизит риски для пациента.
Созданные учеными частицы имеют форму хоккейной шайбы и состоят из полилактида — биоразлагаемого пластика. Внутри него расположены микроскопические стержни из оксида железа. Важная особенность разработки заключается в том, что материал не содержит токсичных металлов, таких как кобальт или никель, которые использовались в предыдущих аналогах.
Механизм активации работает по принципу «магнитного пресса». При воздействии внешнего переменного магнитного поля внутренние стержни из оксида железа внутри микрочастицы начинают вибрировать и давить на окружающую полимерную оболочку. Поскольку полилактид обладает пьезоэлектрическими свойствами, это механическое сжатие мгновенно преобразуется в электрический импульс. Именно этот сгенерированный ток стимулирует нервные клетки, заставляя их передавать сигнал дальше.
В ходе эксперимента воздействие на блуждающий нерв мыши привело к учащению дыхания и замедлению сердечного ритма после достижения определенного порога активации. «Это первый эксперимент на животной модели, демонстрирующий, что нетоксичные магнитные микрочастицы способны модулировать эти непроизвольные процессы», — рассказал один из авторов исследования, профессор Глеб Сухоруков, директор Центра био- и медицинских технологий Сколтеха.
В текущем году команда планирует начать моделирование конкретных заболеваний и травм, включая контузию, чтобы проверить эффективность метода в терапевтических целях.
Ранее ученые нашли препарат от аутизма у мышей. Рассказали, поможет ли он людям.