Нанотехнологическое покрытие может улучшить мозговые имплантаты для лечения болезней

Инженеры-биомедики и материаловеды из Мичиганского университета разработали нанотехнологическое покрытие для мозговых имплантатов, которое помогает устройствам работать дольше и может улучшить лечение глухоты, паралича, слепоты, эпилепсии и болезни Паркинсона.

Современные мозговые имплантаты могут лечить болезнь Паркинсона, депрессию и эпилепсию. Эти и устройства следующего поколения работают одним из двух способов: либо стимулируют нейроны электрическими импульсами, чтобы переопределить собственные сигналы мозга, либо записывают, что передают работающие нейроны неработающим частям мозга, и перенаправляют этот сигнал.

Электроды на скальпе и поверхности мозга уступают место проникающим микроэлектродам, которые могут общаться с отдельными нейронами, предлагая надежду на более точный контроль сигналов.

В последние годы исследователи из других учреждений продемонстрировали, что такие имплантированные микроэлектроды могут позволить парализованному человеку с помощью мысли управлять компьютерной мышью и перемещать инвалидную коляску. Исследователи из Мичигана утверждают, что их покрытие может наиболее быстро улучшить именно этот тип микроэлектродов.

Надежность современных проникающих микроэлектродов часто начинает снижаться уже через несколько месяцев после установки. Цель — увеличить их эффективность и срок службы.

Компоненты нового покрытия

Новое покрытие, разработанное командой, состоит из трёх компонентов, которые вместе позволяют электродам более плавно взаимодействовать с мозгом:

1. Специальный электропроводящий нанополимер PEDOT — позволяет электродам работать с меньшим электрическим сопротивлением, чем современные модели, что означает более чёткую коммуникацию с отдельными нейронами.
2. Натуральный гелеобразный буфер — альгинатный гидрогель (частично полученный из водорослей) — придаёт электродам механические свойства, более похожие на реальную ткань мозга, что означает меньшее повреждение тканей.
3. Биоразлагаемые нановолокна с контролируемым высвобождением противовоспалительного препарата — борются с «инкапсуляцией», когда иммунная система заставляет тело обволакивать инородные материалы (ещё одна причина выхода электродов из строя). Нановолокна эффективно подавляют эту реакцию, высвобождая препарат контролируемо и продолжительно по мере своего разложения.

Исследователи применили своё покрытие на микроэлектродах, предоставленных Центром нейрокоммуникационных технологий Мичиганского университета.

Источник: Мичиганский университет. Публикация: Статья "Multifunctional Nanobiomaterials for Neural Interfaces" опубликована в журнале Advanced Functional Materials (выпуск от 24 февраля).