Имплантаты из водорослей помогут лечить эпилептиков

Мозговые имплантаты, частично изготовленные из водорослей, успешно приживутся в ткани мозга у пациентов с эпилепсией, утверждают учёные из Шотландии. Глубокую стимуляцию мозга ранее использовали для лечения болезни Паркинсона и обсессивно-компульсивного расстройства. Теперь исследователи хотят адаптировать аналогичные нейронные зонды для лечения эпилепсии, особенно устойчивой к лекарствам.


Биоинженеры из Университета Глазго изучают растворимые вещества, которые помогли бы вводить гибкие имплантаты в мозг для регулирования эпилепсии, возникающей в височных долях.

Современные зонды для глубокой стимуляции мозга делают из кремния, и он часто вызывает рубцевание вокруг места вживления. Это связано с тем, что жёсткость инородного материала не соответствует более мягкой ткани мозга. Так что новое решение нуждается в гибких зондах из таких материалов, которые лучше приживутся. Однако чрезмерная мягкость не должна увеличить риск изгиба или поломки.

Учёные проверили эффективность сахарозы, мальтозы (солодового сахара), фиброина шёлка и альгината в качестве временных средств придания жёсткости. Фиброин — это белок, из которого плетут коконы гусеницы шелкопрядов, то есть натуральное вещество. Альгиновая кислота — это полисахарид, вязкое вещество, которое получают из водорослей, в том числе из морской капусты. Перечисленные вещества позволяют гибким зондам достигать своих целей в мозге без опасных изгибов, а затем растворяются после операции. Биоинженеры также измерили, сколько времени потребовалось этим материалам для рассасывания.

Исследователи затем сосредоточились на фиброине шёлка и альгинатных материалах. Биоинженеры выбрали их потому, что они достаточно долго держат форму перед тем, как рассосаться. А хирургам необходимо время, чтобы успеть имплантировать устройство в мозг.


— Мария Сересо-Санчес из Инженерной школы Джеймса Ватта, ведущий автор научной работы.

Причём альгинат из водорослей впервые исследовали в качестве «временной арматуры». Исследователи нанесли покрытия на гибкие зонды и протестировали их на имитации мозга. Для этого взяли гель из агарозы — это полисахарид из красных водорослей. Гель по консистенции имитировал реальную ткань мозга.

Фиброин оказался наиболее эффективным, поскольку при его использовании как раз возникает оптимальное усилие до 75,99 миллиньютона.

Материалы из фиброина шёлка дополнительно протестировали на образцах мозга ягнёнка и крысы, чтобы собрать дополнительные данные об их эффективности в условиях, сходных с человеческими.

На второй иллюстрации — схема гибкого нейронного зонда, имплантируемого в мозг крысы. Система, кроме зонда, включает разъём ZIF (от англ. Zero Insertion Force — введение с нулевым усилием) и гибкую печатную плату. Гибкий зонд прокрыт растворимым средством для введения.



Проделанная работа — частью проекта Hybrid Enhanced системы регенеративной медицины с бюджетом 8,6 млн долларов, который запустили в 2019 году. В исследованиях участвуют учёные из семи стран Европы.