Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
фото: University of Michigan

Infox: Нанопокрытие помогает мозговым имплантам выжить в голове человека

Ключевые слова:  мозговые импланты, нановолокона, периодика, технология

Автор(ы): Ася Парфёнова

Опубликовал(а):  Никитина Елизавета Александровна

17 сентября 2009

Мозговые импланты резко увеличили срок своей жизни при помощи сложного композитного нанопокрытия. Так что у борцов с болезнями мозга появился шанс вылечить своих пациентов надолго.

Современные технологии уже позволяют помочь людям, страдающим нейродегенеративными заболеваниями, депрессией и эпилепсией. На данный момент болезни мозга лечат с помощью подкожных электродов, а также электродов, фиксируемых на поверхности мозга. Однако самые большие надежды медицина возлагает на проникающие в мозг микроэлектроды, которые смогут воздействовать на нервную систему более прицельно и точно.

Электромозговая схема

Как поверхностные электроды, так и погружные микроэлектроды-импланты действуют по двум схемам. Они либо стимулируют нейроны электрическими импульсами, подавляя или корректируя неправильные собственные сигналы мозга, либо принимают информацию в виде электрического импульса от работающего нейрона и передают ее на компьютер или к другим участкам нервной системы в обход неработающих, больных частей мозга.

Именно так работают специальные компьютерные программы, которые позволяют преобразовывать импульсы мозга в определенные команды. Например, еще в 2006 году исследователям из Вашингтонского университета (University of Washington) удалось сделать интерфейс, при помощи которого управление курсором осуществлялось «силой мысли». Подобные системы также позволяют полностью парализованным людям управлять инвалидным креслом. А в 2008 году рабочая группа под руководством Чета Морица (Chet Moritz) также из Вашингтонского университета решила не делать ставку на механические устройства. Ученые напрямую подключили мозг к парализованным рукам обезьянки, причем вполне успешно.

Однако у электродов, вводимых непосредственно в мозг, есть множество недостатков. Один из них – слишком короткое время жизни. Через несколько месяцев после имплантации они перестают функционировать. «Вы ведь хотите иметь возможность использовать их по меньшей мере пару лет после операции», — говорит Мохаммед Реза Абидиан (Mohammad Reza Abidian), сотрудник факультета биомедицинской инженерии Мичиганского университета (Department of Biomedical Engineering, University of Michigan). Вместе со своими коллегами Абидиан попытался улучшить технологию мозговых имплантов с помощью модификации поверхности микроэлектродов. «Существующие технологии не позволяют долго использовать электроды в большинстве случаев, так как ткани мозга отторгают имплант. Наша цель – увеличить их эффективность и время жизни», — добавил ученый.

Обертка для электрода

Покрытие, разработанное мичиганскими исследователями, состоит из трех компонентов, которые, работая совместно, позволяют имплантируемым электродам более мягко взаимодействовать с тканями мозга. Нанокомпозитное покрытие состоит из специального электропроводящего биосовместимого полимера, альгинатового гидрогеля, приготовленного на основе натуральных солей, выделяемых из водорослей и широко применяемых в медицине, и биоразлагаемых нановолокон, в объем которых были введены включения сильного противовоспалительного и иммунодепрессивного лекарственного средства дексаметазон.

Покрытие наносили пошагово. Сначала вытягиваемые из расплава тонкие волокна наматывали на электрод. Затем поверх волокон наносился водорослевый гель в смеси с мономерами будущего электропроводящего полимера. Последний затем образовывал трехмерную сеть в процессе электрополимеризации, электродом для которой служил собственно сам модифицируемый электрод-имплант.

Как работает покрытие

У каждой части покрытия своя роль. Гелеобразная масса служит матрицей для функциональных частей и обеспечивает биосовместимость с тканями организма. Нановолокна постепенно разлагаются, высвобождая дексаметазон. Это лекарственное средство подавляет иммунный отклик организма на посторонний материал и предотвращает инкапсуляцию — процесс создания замкнутого изолирующего барьера вокруг патологического включения в организме.

Электропроводящий полимер уменьшает сопротивление электродов. Лабораторные тесты показали, что покрытие снижает полное сопротивление электрода при переменном токе на 1−2 порядка.

Кроме электрических тестов ученые анализировали биосовместимость модифицированных электродов и динамику выделения лекарственных средств в среде, приближенной по своим свойствам к тканям человеческого мозга. В работе принимали участие и сотрудники Центра нейрокоммуникационных технологий (Center for Neural Communication Technology) Мичиганского университета. Именно они разработали и предоставили микроэлектроды. В ближайшем будущем исследователи планируют провести тесты новых модифицированных электродов на животных.

Дэвид Мартин (David Martin), соавтор Мохаммеда Резы Абидиана, создал частную исследовательскую компанию Biotectix при Мичиганском университете, которая планирует воплотить вновь созданную технологию в медицинскую реальность, говорится в пресс-релизе, опубликованном на сайте университета. Подробнее с методами и результатами экспериментов можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials. Микрофотография нановолокон с лекарственными включениями, являющаяся иллюстрацией к статье, была помещена на обложку номера.



Средний балл: 10.0 (голосов 3)

 


Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 14 октября 2009 18:52 
Нанопокрытие помогает мозговым имплантам выжить в голове человека - вообще-то проблема в том, чтобы дать возможность человеку выжить с имплантами. И чтобы улучшить биосовместь имплантов проводится наноструктурирование поверхности или создание покрытий. Много лет этим занимается, например,
Светлана Шаболовкая, наша соотечественница, ныне работающая в США

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанопаутина
Нанопаутина

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.