
В телах живых рыб выращивают неинвазивные электроды
Вещество, которое превращается в проводящий полимер, используя собственную химию организма, может улучшить имплантируемую электронику.
На фото к публикации в издании Nature — крупный план хвостового плавника рыбки данио, на котором гелевые электроды видны как тёмные участки в ткани. Таким образом рыбы «отращивают» проводящие полимеры.
Гель для инъекций, протестированный на живых рыбках данио, может использовать внутреннюю химию животных для превращения в проводящий полимер. Открытие, о котором сообщили в журнале Science, может привести к разработке электронных устройств для имплантации в ткани организма, в том числе в мозг, не причиняя вреда.
Когда гель смешивается с собственными метаболитами реципиента — химическими веществами, вырабатываемыми организмом, — цепная реакция превращает его в плотный, но гибкий материал.
— Магнус Берггрен, соавтор исследования, материаловед из Университета Линчепинга в Швеции.
Учёный добавил, что их работа может в конечном итоге улучшить технологии глубокой стимуляции мозга, например, помочь восстановиться повреждённым нервам.
Электронные устройства или схемы, которые можно имплантировать в организм, имеют множество перспектив в медицине. Например, чтобы помочь мозгу взаимодействовать с протезами конечностей или даже улучшать память. Но обычные электронные материалы могут вызвать воспаление или образование рубцов, а ещё они часто разрушаются внутри живой ткани и в конечном итоге перестают работать.
Команда Берггрена хотела создать материал, который был бы проводящим, но стабильным в долгосрочной перспективе, нетоксичным и в консистенции, позволяющей его вводить без травм.
Разработанная в Швеции смесь содержит химические строительные блоки для проводящего полимера, а также ферменты. При введении в живую ткань гель вступает в реакцию с глюкозой и лактатом, то есть с обычными метаболитами, что приводит к полимеризации геля в гораздо более прочный, хотя всё ещё мягкий материал.
Работая с группой, возглавляемой химическим биологом Роджером Олссоном из Лундского университета в Швеции, исследователи использовали свой подход для создания полимерных «электродов» внутри плавников и мозга живых рыбок данио (Danio rerio). Они также использовали его в нервной ткани пиявок и в мышцах кур, свиней и коров.
Податливый, мягкий и биосовместимый материал не полимеризуется, пока не окажется внутри тела. Таким образом новинка устраняет механические различия между типичными электродными материалами и живой тканью.
Идея использования химии живой ткани для создания проводящего материала внутри тела не нова. В 2020 году исследователи сообщали о разработке фермента, который будет преобразовываться в генетически модифицированных нейронах червя-нематоды Caenorhabditis elegans. Это заставило клетки вырабатывать проводящие полимеры.
Сахика Инал, биоинженер из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Тувале, Саудовская Аравия, пояснила, что ценность последнего исследования заключается в том, что гель вступает в реакцию с веществами, которые организм вырабатывает естественным путём, и для этого не требуется генетической модификации организма.
— Сахика Инал, биоинженер из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Тувале, Саудовская Аравия.
Предстоит преодолеть ещё много препятствий, прежде чем вводимое вещество можно будет протестировать на людях. Так, хотя полимер и обладает высокой проводимостью, пока что нет способа сделать его функциональным, подключив к внешнему источнику электроэнергии.
Исследователям также необходимо убедиться в безопасности подхода. Они не наблюдали никакого необычного поведения у рыбок данио после введения раствора в их мозг, но они следили за животными только в течение трёх дней после процедуры. А в дальнейшем придётся посмотреть на долгосрочные реакции.
На фото к публикации в издании Nature — крупный план хвостового плавника рыбки данио, на котором гелевые электроды видны как тёмные участки в ткани. Таким образом рыбы «отращивают» проводящие полимеры.
Гель для инъекций, протестированный на живых рыбках данио, может использовать внутреннюю химию животных для превращения в проводящий полимер. Открытие, о котором сообщили в журнале Science, может привести к разработке электронных устройств для имплантации в ткани организма, в том числе в мозг, не причиняя вреда.
Когда гель смешивается с собственными метаболитами реципиента — химическими веществами, вырабатываемыми организмом, — цепная реакция превращает его в плотный, но гибкий материал.
Мы проводим много экспериментов с этими материалами, чтобы выращивать электроды и электронику среди живых клеток
— Магнус Берггрен, соавтор исследования, материаловед из Университета Линчепинга в Швеции.
Учёный добавил, что их работа может в конечном итоге улучшить технологии глубокой стимуляции мозга, например, помочь восстановиться повреждённым нервам.
Электронные устройства или схемы, которые можно имплантировать в организм, имеют множество перспектив в медицине. Например, чтобы помочь мозгу взаимодействовать с протезами конечностей или даже улучшать память. Но обычные электронные материалы могут вызвать воспаление или образование рубцов, а ещё они часто разрушаются внутри живой ткани и в конечном итоге перестают работать.
Команда Берггрена хотела создать материал, который был бы проводящим, но стабильным в долгосрочной перспективе, нетоксичным и в консистенции, позволяющей его вводить без травм.
Разработанная в Швеции смесь содержит химические строительные блоки для проводящего полимера, а также ферменты. При введении в живую ткань гель вступает в реакцию с глюкозой и лактатом, то есть с обычными метаболитами, что приводит к полимеризации геля в гораздо более прочный, хотя всё ещё мягкий материал.
Работая с группой, возглавляемой химическим биологом Роджером Олссоном из Лундского университета в Швеции, исследователи использовали свой подход для создания полимерных «электродов» внутри плавников и мозга живых рыбок данио (Danio rerio). Они также использовали его в нервной ткани пиявок и в мышцах кур, свиней и коров.
Податливый, мягкий и биосовместимый материал не полимеризуется, пока не окажется внутри тела. Таким образом новинка устраняет механические различия между типичными электродными материалами и живой тканью.
Идея использования химии живой ткани для создания проводящего материала внутри тела не нова. В 2020 году исследователи сообщали о разработке фермента, который будет преобразовываться в генетически модифицированных нейронах червя-нематоды Caenorhabditis elegans. Это заставило клетки вырабатывать проводящие полимеры.
Сахика Инал, биоинженер из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Тувале, Саудовская Аравия, пояснила, что ценность последнего исследования заключается в том, что гель вступает в реакцию с веществами, которые организм вырабатывает естественным путём, и для этого не требуется генетической модификации организма.
Я думаю, что эта технология показывает альтернативное мышление. Вместо того чтобы менять «программное обеспечение» того же «устройства», почему бы нам просто полностью не избавиться от этого «устройства» и не сделать новое внутри клетки?
— Сахика Инал, биоинженер из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Тувале, Саудовская Аравия.
Предстоит преодолеть ещё много препятствий, прежде чем вводимое вещество можно будет протестировать на людях. Так, хотя полимер и обладает высокой проводимостью, пока что нет способа сделать его функциональным, подключив к внешнему источнику электроэнергии.
Исследователям также необходимо убедиться в безопасности подхода. Они не наблюдали никакого необычного поведения у рыбок данио после введения раствора в их мозг, но они следили за животными только в течение трёх дней после процедуры. А в дальнейшем придётся посмотреть на долгосрочные реакции.
- Дмитрий Ладыгин
- nature.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Ученые поражены: у растений есть секретный второй набор корней глубоко под землей
Это не только сенсация в ботанике, это вообще переворот в науке....

Найдено идеальное место для жизни на Марсе
По словам ученых, оно похоже… на нашу Сибирь....

Уникальная находка в Нидерландах: археологи обнаружили римский лагерь далеко за пределами Империи
Как лидар и искусственный интеллект нашли объект-«невидимку» II века....

Тайна разгадана: стало известно, почему большинство кошек предпочитают спать строго на одном боку
Оказалось, что это древний защитный механизм, которому миллионы лет....

Эксперты обнаружили существ, переживших прямой удар астероида, который уничтожил динозавров
Почему конец света — это вовсе не повод, чтобы вымирать?...

32 удивительных подарка за последние 20 лет: ученые пытаются понять, за что косатки «балуют» людей
Природная доброта? Любопытство? Желание выйти на контакт?...

Ученые хотят создать хранилище микробов, чтобы те… не вымерли
Звучит кошмарно, но на самом деле от этого зависит судьба всего человечества....