- 21,871
- 46
- 8 Ноя 2022
Циркулятроника: победа над раком, Альцгеймером и склерозом начинается с обычной инъекции.
Учёные Массачусетского технологического института разработали метод, который способен заменить сложные нейрохирургические операции обычной инъекцией в руку. Команда создала крошечные беспроводные биоэлектронные микрочипы , которые после введения в кровеносную систему самостоятельно находят путь к нужным участкам мозга и встраиваются в ткань — без разрезов и трепанации.
Эти миниатюрные импланты, получившие название «циркулятроники», получают питание и команды по беспроводному каналу. Их функция — точечная стимуляция нейронов. Такой способ может применяться при лечении болезни Альцгеймера, рассеянного склероза и опухолей мозга, где традиционные методы часто оказываются бессильны.
Во время экспериментов на животных устройства успешно прошли по сосудистой системе, достигли заданных областей и обеспечили электрическую стимуляцию с микрометровой точностью. При этом окружающие ткани не пострадали. Новый подход позволяет отказаться от рискованных и дорогостоящих операций, стоимость которых нередко измеряется сотнями тысяч долларов.
Главная особенность технологии — биосовместимость. Перед инъекцией электронные компоненты объединяют с живыми клетками, поэтому организм не воспринимает их как чужеродные объекты. Благодаря этому микрочипы способны естественным образом пересекать гематоэнцефалический барьер — естественную защиту, которая обычно не пропускает инородные вещества в мозг.
Первым направлением применения стала борьба с воспалением нервной ткани — фактором, лежащим в основе многих неврологических заболеваний. Исследования показали, что гибридные импланты способны снижать воспалительные процессы и регулировать активность нейронов в глубинных структурах мозга, не повреждая соседние клетки.
«Живые клетки маскируют электронные элементы, позволяя им свободно перемещаться по сосудам и не вызывать реакцию иммунной системы», — объясняет руководитель проекта Деблина Саркар, доцент MIT и директор лаборатории Nano-Cybernetic Biotrek.
Размер каждого устройства — меньше рисового зёрна в миллиард раз. Оно состоит из органических полупроводников, уложенных между металлическими слоями и собранных в наноструктуру при помощи стандартных CMOS-процессов на платформе MIT.nano. После изготовления микросхему снимают с кремниевой подложки и соединяют с живыми клетками, создавая гибрид, сочетающий точность электроники и пластичность биологических систем.
Такой симбиоз позволяет имплантам самостоятельно находить очаги поражения и воздействовать на них, не затрагивая здоровые участки. По словам Саркар, микрочастицы буквально срастаются с нейронами, образуя единый биоэлектронный контур между мозгом и компьютером. Учёные надеются, что эта разработка поможет пациентам, которым не помогают медикаменты и стандартные нейростимуляторы .
Лаборатория MIT планирует вывести технологию на клинические испытания в течение трёх лет через стартап Cahira Technologies. В дальнейшем исследователи хотят создать усовершенствованные версии устройств — с встроенными сенсорами, системами обратной связи и элементами, имитирующими работу искусственных нейронов.
Если проект удастся довести до практического применения, циркулятроника может изменить нейромедицину: сложные операции заменит простая инъекция, а электроника и биология впервые начнут работать в полном единстве.
Учёные Массачусетского технологического института разработали метод, который способен заменить сложные нейрохирургические операции обычной инъекцией в руку. Команда создала крошечные беспроводные биоэлектронные микрочипы , которые после введения в кровеносную систему самостоятельно находят путь к нужным участкам мозга и встраиваются в ткань — без разрезов и трепанации.
Эти миниатюрные импланты, получившие название «циркулятроники», получают питание и команды по беспроводному каналу. Их функция — точечная стимуляция нейронов. Такой способ может применяться при лечении болезни Альцгеймера, рассеянного склероза и опухолей мозга, где традиционные методы часто оказываются бессильны.
Во время экспериментов на животных устройства успешно прошли по сосудистой системе, достигли заданных областей и обеспечили электрическую стимуляцию с микрометровой точностью. При этом окружающие ткани не пострадали. Новый подход позволяет отказаться от рискованных и дорогостоящих операций, стоимость которых нередко измеряется сотнями тысяч долларов.
Главная особенность технологии — биосовместимость. Перед инъекцией электронные компоненты объединяют с живыми клетками, поэтому организм не воспринимает их как чужеродные объекты. Благодаря этому микрочипы способны естественным образом пересекать гематоэнцефалический барьер — естественную защиту, которая обычно не пропускает инородные вещества в мозг.
Первым направлением применения стала борьба с воспалением нервной ткани — фактором, лежащим в основе многих неврологических заболеваний. Исследования показали, что гибридные импланты способны снижать воспалительные процессы и регулировать активность нейронов в глубинных структурах мозга, не повреждая соседние клетки.
«Живые клетки маскируют электронные элементы, позволяя им свободно перемещаться по сосудам и не вызывать реакцию иммунной системы», — объясняет руководитель проекта Деблина Саркар, доцент MIT и директор лаборатории Nano-Cybernetic Biotrek.
Размер каждого устройства — меньше рисового зёрна в миллиард раз. Оно состоит из органических полупроводников, уложенных между металлическими слоями и собранных в наноструктуру при помощи стандартных CMOS-процессов на платформе MIT.nano. После изготовления микросхему снимают с кремниевой подложки и соединяют с живыми клетками, создавая гибрид, сочетающий точность электроники и пластичность биологических систем.
Такой симбиоз позволяет имплантам самостоятельно находить очаги поражения и воздействовать на них, не затрагивая здоровые участки. По словам Саркар, микрочастицы буквально срастаются с нейронами, образуя единый биоэлектронный контур между мозгом и компьютером. Учёные надеются, что эта разработка поможет пациентам, которым не помогают медикаменты и стандартные нейростимуляторы .
Лаборатория MIT планирует вывести технологию на клинические испытания в течение трёх лет через стартап Cahira Technologies. В дальнейшем исследователи хотят создать усовершенствованные версии устройств — с встроенными сенсорами, системами обратной связи и элементами, имитирующими работу искусственных нейронов.
Если проект удастся довести до практического применения, циркулятроника может изменить нейромедицину: сложные операции заменит простая инъекция, а электроника и биология впервые начнут работать в полном единстве.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
