Ученые научились выращивать электроды внутри тела

Ученые смогли создать электрод внутри тела, при помощи гидрогеля, насыщенного ферментами.

Ученые из Университета Линчепинга в Швеции разработали метод, с помощью которого тело может создавать «собственные» электроды. Минимально инвазивный метод включает в себя введение гидрогеля, насыщенного ферментами, в необходимую часть ткани. Ферменты взаимодействуют с молекулами, присутствующими в ткани, чтобы изменить структуру геля и сделать его электропроводным. Этот метод может облегчить создание множества передовых медицинских систем, от кардиостимуляторов до интерфейсов мозг-компьютер. Удивительно, но эта технология позволяет избежать инвазивной хирургии или обычных твердотельных электрических компонентов, которые плохо подходят к нативным тканям и могут спровоцировать нежелательные иммунные реакции. На данный момент ученые показали, что они могут выращивать электроды в мозгу, сердце, хвостовых плавниках рыбок данио и рядом с нервной системой пиявок.

Интеграция тела с электрическими компонентами для медицинских целей идет полным ходом: современные версии интерфейса мозг-компьютер позволяют парализованным пациентам писать текст или управлять электрической инвалидной коляской. Однако точка интерфейса между телом и внешними устройствами обычно представляет собой имплантированный электрод, и современные версии таких устройств могут иметь множество недостатков.

Большинство электродов являются твердотельными, поэтому они плохо сочетаются с мягкими тканями, и может привести к их раздражению или повреждению, иммунным реакциям и возможной неисправности электрода или полному отказу. Кроме того, имплантация таких электродов, как правило, требует определенной хирургической процедуры, что увеличивает расходы и создает неудобства и дискомфорт для пациента.

Чтобы исключить эти ограничения, исследователи из Университета Линчепинга разработали инъекционный материал, который превращается в проводящий болюс в организме. Гидрогель для инъекций содержит смесь ферментов, которые взаимодействуют с присутствующими в организме молекулами, создавая проводящую структуру.

Вот несколько строк из рефератов исследования, в которых подробно описаны некоторые из этих компонентов и то, как они работают: «сложная система предшественников, включающая оксидазу для образования перекиси водорода, пероксидазу для катализа окислительной полимеризации, водорастворимый сопряженный мономер, полиэлектролит с противоионами для ковалентного сшивания и поверхностно-активное вещество для стабилизации. С помощью этой смеси авторы смогли вызвать полимеризацию и последующее гелеобразование в различных тканевых средах».

На данный момент исследователи показали, что материал может создавать электропроводящие структуры у животных, включая рыбок данио и пиявок, не вызывая каких-либо явных побочных эффектов. «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 мозге», — сказал профессор Роджер Олссон, участвовавший в исследовании.