Биоразлагаемый имплантат может помочь врачам контролировать химию мозга

По мнению международной группы исследователей, беспроводной биоразлагаемый датчик может предложить ам способ отслеживать изменения в химическом составе а, не требуя повторной операции по удалению а.


В рамках минимально инвазивной процедуры на мышах исследователи вставили беспроводное биоразлагаемое устройство в глубокую область мозга мыши. Устройство собирало данные об уровне дофамина, важного нейромедиатора, и других свойствах мозга, таких как уровень pH, температура и электрофизиология, прежде чем безвредно раствориться обратно в организме.

Поскольку дофамин имеет решающее значение при многих состояниях, связанных с нервной системой, врачи могут использовать биоразлагаемый датчик для обнаружения нейротрансмиттера для целого ряда процедур и операций.

«Прямое измерение дофамина может быть очень важным из-за роли, которую нейротрансмиттеры играют во многих заболеваниях, связанных с нервной системой», — сказал Ларри Ченг, профессор инженерии Дороти Квиггл и сотрудник Института вычислительной техники и наук о данных. «Я думаю, что в прошлом люди обращали внимание на многие другие параметры, такие как температура, лихорадка или потоотделение, среди прочего. Эти связанные параметры могут быть очень полезными, когда у нас нет прямого измерения, но если мы можем получить прямое измерение этого нейротрансмиттера в целевом месте и в режиме реального времени, что, безусловно, может быть более прямым и даже более полезным, потому что информацию иногда бывает очень сложно вывести на основе этих других параметров».

Имплантат на основе кремния включает полупроводник, называемый двумерными дихалькогенидами переходных металлов, или TMDC, которые считаются новым классом материалов, которые все чаще используются в приложениях наноэлектроники и нанофотоники. Возможность манипулировать этими атомарно тонкими ТМДК позволила ученым спроектировать имплантат, который будет биоразлагаемым, но при этом сохранит электрические и электрохимические характеристики.

По словам Ченга, чтобы сделать это имплантируемым, все это оборудование должно быть упаковано в зонд длиной около 13 или 14 миллиметров. Для сравнения, диаметр обычного аспирина составляет около 14 миллиметров.

«Это действительно для всего устройства, но, если мы говорим о самом датчике, он еще меньше», — сказал Ченг, который также является сотрудником Института исследования материалов.

Затем команда протестировала устройство, вставив зонд в участок мозга мыши, называемый базальными ганглиями.

Ченг сказал, что в клинических условиях пациенты будут носить повязку на голову или другой тип устройства для передачи сигналов имплантата на оборудование, которое медицинский персонал может использовать для наблюдения за состоянием пациентов.