Группа ученых из Университета Торонто создала гибкий биоразлагаемый электрод, который способен стимулировать нейронные клетки-предшественники (NPC) в мозге. Устройство обеспечивает контролируемую электрическую стимуляцию в течение семи дней, после чего растворяется естественным путем. Этот метод представляет собой прорыв в лечении неврологических расстройств и может стать альтернативой традиционным методам восстановления нейронов.
Результаты исследования
Электрод, разработанный исследователями, успешно стимулирует активность NPC в доклинических моделях без значительного воспаления или повреждения тканей. Это открытие может значительно расширить возможности лечения неврологических заболеваний, которые являются одной из основных причин инвалидности во всем мире.
«Наши результаты показывают, что этот электрод может стимулировать восстановление нейронов контролируемым и временным образом, что имеет решающее значение для предотвращения осложнений, связанных с постоянными имплантатами», — заявил Тяньхао Чен, аспирант биомедицинской инженерии и ведущий автор исследования.
Исследование было опубликовано в журнале Биоматериалы. Руководили проектом Хани Нагиб, профессор кафедры материаловедения и инженерии, а также машиностроения и промышленного дизайна на факультете прикладных наук и инженерии и Синди Морсхед, профессор хирургии в Темертинском медицинском факультете и научный сотрудник Института биомедицинской инженерии.
Преимущества нового подхода
Существующие методы стимуляции NPC, такие как транскраниальная стимуляция постоянным током, часто недостаточно точны и могут повредить ткани. В отличие от них, электрод, разработанный исследователями, обеспечивает точную и безопасную стимуляцию, не требующую последующих хирургических вмешательств.
«Наш биоразлагаемый электрод обеспечивает решение, сочетая эффективную стимуляцию со снижением риска для пациента», — отметила Синди Морсхед.
Материалы и конструкция электрода
При разработке электрода команда сосредоточилась на использовании материалов, которые обеспечивают биосовместимость и регулируемую скорость разложения. В качестве подложки и изоляционного слоя была выбрана поли(молочно-ко-гликолевая) кислота (PLGA), одобренная Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США. Этот материал обладает предсказуемой деградацией и минимальным воспалительным воздействием.
Для самого электрода был выбран молибден, который отличается долговечностью и медленным растворением. Эти свойства необходимы для поддержания структурной целостности электрода в течение семидневного периода стимуляции.
Тестирование и результаты
Электроды были имплантированы в доклинические модели и продемонстрировали способность эффективно стимулировать NPC, увеличивая их количество и активность. При этом не наблюдалось значительного повреждения тканей или воспаления.
Это тестирование подтвердило безопасность и эффективность электродов для стимуляции восстановления нейронов в установленные сроки.
Перспективы развития
В будущем исследователи планируют развивать технологию, создавая мультимодальные биоразлагаемые электроды, которые смогут доставлять лекарства и средства генной терапии к поврежденному мозгу.
«У нас есть интересные данные, показывающие, что активация стволовых клеток головного мозга с помощью наших устройств электростимуляции улучшает функциональные результаты в доклинической модели инсульта», — заявила Синди Морсхед.
Литература.
“Biodegradable stimulating electrodes for resident neural stem cell activation in vivo” by Tianhao Chen et al. Biomaterials