Электроды, выращенные в мозге: путь к будущим методам лечения неврологических расстройств

Исследователи из университетов Линчёпинга, Лунда и Гётеборга (Швеция) успешно вырастили электроды в живой ткани, используя молекулы организма в качестве триггеров. Результаты, опубликованные в журнале Science, открывают путь к созданию полностью интегрированных электронных схем в живых организмах.

Новый метод: от геля к электроду

Учёные разработали метод создания мягких, не имеющих подложки, электропроводящих материалов в живой ткани. Для этого они вводили гель, содержащий ферменты в качестве «сборочных молекул», в ткани рыбки данио-рерио и медицинских пиявок.

Контакт с веществами организма изменяет структуру геля и делает его электропроводящим, чего не было до инъекции. Состав геля можно адаптировать под конкретный тип ткани, чтобы запустить электрический процесс.

Ключевое отличие и достижение

Эндогенных (внутренних) молекул организма достаточно для запуска формирования электродов. Не требуется генетическая модификация или внешние сигналы (например, свет или электрическая энергия), что было необходимо в предыдущих экспериментах. Шведские исследователи — первые в мире, кому это удалось.

Результаты экспериментов

Метод позволил вырастить электроды в мозге, сердце и хвостовых плавниках рыбок данио-рерио, а также вокруг нервной ткани медицинских пиявок. Животные не пострадали от инъекции геля и не были подвержены иному влиянию со стороны формирования электродов.

Исследователи также показали, что метод позволяет направлять электропроводящий материал к определённым биологическим субструктурам, создавая подходящие интерфейсы для стимуляции нервов.

Преодоление проблем

Одной из многих задач было учёт иммунной системы животных. Путём продуманных изменений в химическом составе удалось разработать электроды, которые были приняты тканью мозга и иммунной системой.

Исследование знаменует смену парадигмы в биоэлектронике: вместо имплантации физических объектов для запуска электронных процессов в организме в будущем будет достаточно инъекции вязкого геля. В долгосрочной перспективе может стать возможным создание полностью интегрированных электронных схем в живых организмах.