Инженеры создали биоэлектронные гидрогели для мониторинга активности в организме
Исследователи из Инженерной школы Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе разрабатывают биоэлектронные гидрогели, которые в будущем могут заменить существующие имплантируемые устройства для мониторинга (например, сердечного ритма), сделанные из металлов, кремния, пластика и стекла.
Александра Руц, доцент биомедицинской инженерии, и Анна Гёстенкорс, аспирант из лаборатории Руц, создали новые гранулированные гидрогели. Они состоят из микрчастиц, которые можно:
Материал также способен мониторить и стимулировать биологическую активность. Результаты исследования опубликованы 8 октября в журнале Small.
Свойства материала
Микрчастицы представляют собой сферические гидрогели из проводящего полимера PEDOT:PSS. При плотной упаковке они похожи на влажный песок или пасту:
- Держат форму как твердое тело с микропорами.
- Их можно 3D-печатать или наносить в различные формы.
- В жидкости они могут снова распределяться на отдельные частицы.
«Мы пытаемся заимствовать методы тканевой инженерии, чтобы эти электронно-проводящие материалы имитировали свойства организма, одновременно используя их функциональность для более сложных задач», — говорит Александра Руц.
«Поскольку связи между частицами непостоянны, они могут двигаться относительно друг друга. Материал течет как жидкость при приложении силы, что позволяет его вводить шприцем. Но когда сила убирается, связи восстанавливаются, и материал снова становится похожим на пасту», — объясняет Анна Гёстенкорс.
Эксперимент и перспективы
В ходе эксперимента с саранчой в лаборатории Барани Рамана небольшие скопления частиц наносили на кончики усиков насекомых. Частицы позволили измерить локальные полевые потенциалы, соответствующие восприятию запаха.
«При дальнейшей разработке мы предполагаем, что эти проводящие гранулированные гидрогели можно будет использовать как 3D-печатные индивидуальные электроды, которые могут соответствовать топографически разнообразным поверхностям, полностью инкапсулировать биологические компоненты, служить каркасами для тканевой инженерии или быть инъекционной терапией», — заявила Руц.
Исследователи подали заявку на патент США, охватывающий изготовление и применение проводящих полимерных микрчастиц и гранулированных гидрогелей, и работают над коммерциализацией технологии.