Биосовместимость нанопроводов в мозге: первые результаты обнадеживают
Биологическая безопасность нанотехнологий — то, как организм реагирует на наночастицы, — активно изучается. Исследователи из Лундского университета (Швеция) впервые успешно провели эксперименты по инъекции так называемых «нанопроводов».
В будущем ожидается, что наноразмерные электроды можно будет имплантировать для изучения функций обучения и памяти, а также для лечения пациентов с хронической болью, депрессией и такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона. Однако оставалось неизвестным, что произойдет, если такие наноэлектроды оторвутся от точек контакта.
Ученые смоделировали этот «наихудший сценарий», введя нанопровода в мозг крыс. Нанопровода по размеру и форме напоминали регистрирующие узлы электродов будущего. Результаты показали, что «клетки-уборщики» мозга (микроглия) берут на себя утилизацию проводов. Через двенадцать недель были обнаружены лишь незначительные различия между мозгом тестовой и контрольной групп. Результаты опубликованы в Nano Letters.
«Результаты указывают, что это перспективное направление для будущих исследований. Теперь у нас есть более надежная основа для разработки более совершенных и полезных электродов, чем те, что есть сегодня», — объясняет Кристель Принц, ученый в области физики твердого тела инженерного факультета (LTH), которая вместе с Сесилией Эрикссон Линсмайер с медицинского факультета является ведущим автором статьи «Биосовместимость нанопроводов в мозге — поиск иголки в трехмерном стоге сена».
Электроды уже сегодня используются, например, для противодействия симптомам болезни Паркинсона. Будущие нанотехнологии могут позволить более тонкое и эффективное лечение и открыть путь для совершенно новых применений.
Одно из преимуществ наноразмерных электродов — их способность регистрировать и стимулировать мельчайшие компоненты мозга. Чтобы изучить биологическую безопасность — биосовместимость — таких электродов, ученые сначала создали нанопровода, которые затем смешали с жидкостью и ввели в мозг крыс. Равное количество крыс получило раствор без нанопроводов. Через 1, 6 и 12 недель исследователи оценили реакцию мозга крыс на нанопровода.
Проект выполняется междисциплинарным Исследовательским центром Нейронано (NRC) университета, координируемым Йенсом Шоуэнборгом с медицинского факультета, и финансируется, среди прочего, грантом Линнея и Фондом Валленберга. В работе участвовали ученые с медицинского факультета и из консорциума «Нанометр» под руководством Ларса Самуэльсона (LTH).
«Мы изучали два типа вспомогательных клеток мозговой ткани: микроглию, чья задача — «убирать» мусор и инфекционные агенты в мозге, и астроциты, которые способствуют процессу заживления. Микроглия «съела» большую часть нанопроводов. На 6-й и 12-й неделях мы могли видеть их остатки внутри клеток микроглии», — говорит Нилс Даниельсен, исследователь из NRC.
Количество нервных клеток оставалось постоянным в тестовой и контрольной группах, что является положительным знаком. Наибольшее различие между группами заключалось в более сильной реакции астроцитов у тестовой группы на первой неделе, но со временем этот уровень снизился. На 6-й и 12-й неделях ученые не смогли обнаружить никакой разницы.
«В совокупности с другими выводами и учитывая, что количество клеток микроглии со временем уменьшалось, результаты указывают, что мозг не был поврежден или хронически травмирован нанопроводами», — заключает Кристель Принц.