Ученые из СПбГУ, университета «Сириус», Института физиологии им. И.П. Павлова РАН и других вузов России разработали нейронные имплантаты, которые не содержат металлов, растяжимы и биосовместимы. Разработка, эффективная для мониторинга и стимуляции активности нейронов в спинном мозге млекопитающих, описана в статье, опубликованной в журнале Composite Part B: Engineering.
Сегодня нейропротезы получают все большее распространение в клинической практике. Важной задачей ученых является разработка электродов для протезов с оптимальными механическими, электрическими и биологическими свойствами. Перспективными в этом смысле считаются углеродные наноматериалы: углеродные нанотрубки (УНТ), нановолокна (УНВ) и графен.
Из-за сложности интеграции УНТ и УНВ в микросхемы гибкие электроды на основе углеродных наноматериалов пока не получили широкого распространения. Но недавно российским ученым удалось разработать особую схему производства мягких нейронных имплантатов с электродами на основе углеродных нанотрубок. Эта простая и экономичная технология, которая позволяет получать материал с высоким уровнем гибкости, биосовместимости и функциональности.
Исследователи создали уникальный эластический электропроводящий композит на основе силикона и углеродных нанотрубок, без применения металлов. В разработанном композитном материале нанотрубки находятся в «связанном» состоянии, поэтому не вызывают нежелательных побочных реакций. Нейропротез успешно прошел проверку на эффективность и безопасность. Так, было выявлено, что электрическая стимуляция спинного мозга с его использованием эффективно активировала двигательные способности у парализованных лабораторных животных.
Нейропротезы на основе УНТ также были испытаны в сложных биологических условиях, в которых механические свойства материала должны быть максимально приближены к свойствам нервной ткани. Использовать там обычные металлические электроды невозможно: это может привести к механическому повреждению нервной ткани, кровотечению и нарушению физиологических функций. Благодаря мягкости и высокой эластичности новый имплантат удалось разместить в непосредственной близости от спинномозговых нейронов под твердой мозговой оболочкой, что открывает новые возможности более селективной нейромодуляции и регистрации спинальных потенциалов.
