Исследователи из Датского технического университета, Копенгагенского университета, University College London и других научных учреждений создали новый сверхтонкий мозговой имплантат, который объединяет сразу три функции. Об этом сообщает Sciencedaily со ссылкой на публикацию в журнале Advanced Science.

Имплантат получил название microfluidic Axialtrode (mAxialtrode). Его конструкция — это гибкое волокно игольчатой формы с микроскопическими каналами вдоль всей длины. В отличие от традиционных мозговых имплантатов, mAxialtrode может одновременно работать с несколькими участками мозга на разной глубине. Устройство позволяет:

  • записывать электрическую активность нервных клеток;
  • доставлять лекарственные вещества непосредственно в выбранные участки;
  • стимулировать нейроны светом;
  • взаимодействовать с поверхностными и более глубокими структурами мозга.

По словам постдокторанта Датского технического университета Куньяна Суя, который разработал концепцию вместе с доцентом Кристосом Маркосом, ключевая особенность нового имплантата — сочетание гибкости и многофункциональности. mAxialtrode изготовлен из мягких полимерных материалов, что снижает риск раздражения и воспаления тканей мозга, в отличие от жёстких имплантатов из кремния. Кроме того, специально наклонённый кончик делает устройство менее травматичным при введении.

Как работает новый имплантат

В центре mAxialtrode расположено световодное ядро, вокруг которого проходят восемь микроканалов для транспортировки жидкостей. Внутри каналов могут быть размещены тонкие металлические провода для регистрации электрической активности. Толщина волокна — менее 0,5 миллиметра, а гибкость позволяет имплантату двигаться вместе с мозговыми тканями, что важно для длительного использования.

Результаты испытаний на мышах

Исследователи протестировали mAxialtrode на мышах, имплантировав устройство в мозг животных. В экспериментах имплантат подключали к источникам света, системам записи сигналов и насосам для доставки жидкостей. Устройство позволяло одновременно стимулировать нейроны светом разных спектров и регистрировать электрическую активность в различных участках мозга, в частности в коре и гиппокампе. Кроме того, исследователи смогли доставлять вещества в отдельные участки мозга через точки введения, расположенные на разной глубине. По наблюдениям, мыши переносили имплантат без явных признаков дискомфорта.

«Новое устройство отличается именно сочетанием гибкости и нескольких функций», — отметил Куньян Суй.

Перспективы и ограничения

Одна из потенциальных сфер применения mAxialtrode — исследования эпилепсии. При участии доцента Копенгагенского университета Руне В. Берга и доцента University College London Роба К. Вайкса проводились эксперименты по изучению нейронных цепей, связанных с этим заболеванием. Сочетание нескольких функций в одном устройстве может помочь точнее исследовать взаимодействие различных областей мозга во время патологической активности.

В настоящее время технология находится на стадии фундаментальных исследований. Для клинического применения необходимы дополнительные эксперименты, техническое усовершенствование и прохождение регуляторных процедур. Команда разработчиков работает над патентованием и изучает требования для будущих клинических испытаний. Если дальнейшие исследования подтвердят безопасность и эффективность mAxialtrode, одна гибкая конструкция может значительно расширить возможности нейробиологов в исследовании и лечении мозговых заболеваний.