×
Гибкие оптогенетические имплантаты могут избавлять от боли

Эластичный электронный имплантат, как маленький палец, нажимающий на кнопку «Выкл.», может контролировать чувство боли у мышей и в перспективе любых живых существ.

 

Это открытие может проложить путь для будущих медицинских имплантатов, которые взламывают нервную систему человека и предлагают помощь для людей, живущих с хронической болью.

 

Новая демонстрация возможностей нервных имплантатов представляет собой огромный шаг вперед для технологии оптогенетики. Это пока еще футуристическое поле науки предлагает взламывать клетки на генетическом уровне, изменяя их так, чтобы они стали иначе реагировать на свет.

 

Почему именно на свет? С помощью него легко управлять с внешних источников. Пока же жесткие электронные компоненты обычных имплантатов не позволяют размещать их внутри живых тел. А вот новейшее поколение эластичных беспроводных электронных имплантатов обойдет эти старые ограничения, также они могут управлять болевыми сигналами, влияя на спинной мозг. И первыми это испытали генетически модифицированные мыши.

 

«Наша конечная цель заключается в использовании этой технологии для избавления от боли в очень специфических местах, обеспечивая своего рода «переключатель», чтобы выключить сигналы боли, прежде чем они достигают мозга», – сказал Роберт Геро (Robert Gereau) в пресс-релизе. Это известный профессор анестезиологии и директор Центра боли в Вашингтонском университете в Сент-Луисе.

 

Новые устройства показали, что они могут активировать нервные клетки лабораторных мышей, которые были генетически модифицированы с тем, чтобы выразить светочувствительные белки во взаимодействии с нервными клетками. Исследование подробно описано в онлайн-журнале Nature Biotechnology за 9 ноября 2015 года.

 

Эта демонстрация главным образом показала, как оптогенетические устройства могут активировать болевые ощущения у мышей, а также отключать ощущения боли. Ученые предполагают, что в конце концов генная терапия, которая изменяет нервные клетки человека, сможет позволить оптогенетике помочь людям, страдающим от хронической боли.

 

Для первого шага к этому исследователи из Южной Кореи и США уже создали гибкое устройство толщиной 0,7 мм, шириной 3,8 мм и длиной 6 мм. Его можно располагать недалеко от периферических нервов у спинного мозга мышей. Для сравнения, жесткие версии таких устройств также были прикреплены к кости. И эластичные имплантаты весом всего в 16 миллиграмм, которые содержали микроподсветки и излучали световые сигналы и радиоволны для беспроводного питания устройства, показали чудеса. Мыши перестали реагировать на болевые раздражители совсем.

 

Имплантат из полиимида и силиконового эластомера гибкий, гораздо тоньше своих жестких собратьев, а также в 10 раз больше поддается растяжению, в 10 000 раз более мягкий, а еще в 10 миллионов раз более гибкий, чем все предыдущие версии такой технологии.

 

Данная технология пока не готова к клиническим испытаниям. Но устройства уже продемонстрировали определенную прочность и надежность во время экспериментов с мышами и теперь готовятся к тестированию на более крупных животных.

 

Новые имплантаты были также сделаны с использованием технологии, которая совместима с существующими методами производства в электронной промышленности. Они должны быть экономически эффективными, чтобы сделать большое количество таких устройств, и они такими и являются.

 

Прошлые исследования уже показали, как лазер или светодиод может контролировать частоту сердечных сокращений у мухи или искусственно активировать нейроны памяти эйфории у мышей, чтобы защитить их от стресса. Но многие старые оптогенетические устройства были чрезвычайно неуклюжими, с выступающими проводами и громоздкими органами, а теперь их и вовсе не будет видно.

 

Ранее в этом году лаборатория Стэнфордского университета уже продемонстрировала беспроводной, но жесткий вариант оптогенетической технологии для взлома мозга мышей.

 

Автор: Степан Мазур

 

Оригинал фото: spectrum.ieee