Гидрогелевые микроэлектроды с лекарством значительно улучшают работу нейроинтерфейсов

Исследовательская группа под руководством профессора Цай Синься из Института аэрокосмической информации Китайской академии наук разработала новый микроэлектродный массив (MEA), покрытый гидрогелем с лекарственным препаратом. Это позволяет осуществлять долгосрочный и высококачественный мониторинг нейронной активности. Исследование опубликовано в Biosensors and Bioelectronics.

Традиционные MEA часто вызывают воспаление в мозге из-за механического несоответствия между жёстким электродом и мягкой тканью мозга. Это может привести к образованию глиального рубца, который влияет на стабильность электрода и качество сигнала. Данная проблема ограничивает долгосрочное использование таких устройств для мониторинга и лечения неврологических расстройств.

Для решения проблемы исследователи создали покрытие на основе гидрогеля из альгината кальция и хитозана, которое содержит противовоспалительный препарат дексаметазона фосфат натрия. Они также оптимизировали MEA, интегрировав различные проводящие наноматериалы для улучшения электрических характеристик.

Гидрогелевое покрытие повышает биосовместимость электрода с тканью мозга и обеспечивает контролируемое высвобождение препарата, что снижает воспаление, а также увеличивает стабильность и срок службы электродов.

Испытания на животных показали, что модифицированные MEA демонстрируют выдающиеся характеристики. Их электрические свойства были улучшены и оставались стабильными в течение длительного времени. Электроды смогли детектировать дофамин — важный нейромедиатор — с высокой чувствительностью.

Технология модифицированных MEA позволила детально записывать нейронную активность, выявляя различия в поведении нейронов в различных состояниях, таких как анестезия и бодрствование.

Новый гидрогель с лекарством, выступающий в роли высокоэффективного нанобиоинтерфейса и системы доставки препаратов, демонстрирует большой потенциал для долгосрочного нейромониторинга. Ожидается, что эта разработка повысит эффективность и приживаемость интерфейсов «мозг-компьютер» в медицинской практике, а также перспективна для нейробиологических исследований и разработки новых методов лечения неврологических заболеваний.