Массачусетский технологический институт создает инъекционные микрочипы, которые лечат заболевания мозга без хирургического вмешательства

Группа исследователей создала микроскопические беспроводные электронные устройства, способные перемещаться по кровотоку, преодолевать гематоэнцефалический барьер и самоимплантироваться в определённые области для лечения.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Biotechnology , знаменует собой рождение новой технологии, получившей название «циркулятроника».

Как работает «циркулятроника»?

Ключ к этому прогрессу кроется в гибридизации электроники и биологии. Эти устройства крошечные — размером примерно в одну миллиардную часть рисового зерна — и состоят из слоёв полупроводниковых полимеров, расположенных между металлическими слоями.

Чтобы гарантировать, что они достигнут места назначения, не подвергаясь нападению со стороны организма, ученые соединили эти чипы с живыми клетками, в частности с моноцитами (тип иммунных клеток).

«Наш гибрид клетки и электрона объединяет универсальность электроники с возможностями биологического транспорта и биохимического восприятия живых клеток», — объясняет Деблина Саркар, профессор медиа-лаборатории Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования.

Этот биологический камуфляж позволяет достичь двух важных целей: уклониться от иммунной системы, не распознав чип как агрессора, и преодолеть гематоэнцефалический барьер. Эта мембрана, которая обычно блокирует проникновение лекарств в мозг, позволяет гибридным клеткам проникать в него без необходимости инвазивных процедур.

Миллиметровая точность против смертельных болезней

В ходе испытаний на мышах имплантаты самостоятельно перемещались к очагам воспаления в мозге.

По прибытии исследователи использовали внешний передатчик, работающий на ближнем инфракрасном свете, для беспроводной подачи питания на чипы, запуская электрическую стимуляцию или нейромодуляцию.

Эта технология обещает произвести революцию в лечении тяжелых заболеваний:

Рак головного мозга: препарат может поражать глиобластомы или диффузные внутренние глиомы моста (DIPG), которые невозможно вылечить хирургическим путем.

Нейродегенеративные заболевания: препарат может использоваться для лечения болезни Альцгеймера, рассеянного склероза и хронических болей.

В отличие от обычных электродов эти устройства обеспечивают точность на микронном уровне, позволяя создавать миллионы точек стимуляции, которые адаптируются к точной форме пораженной области, не повреждая при этом окружающие нейроны.

Демократизация доступа к здравоохранению

Один из самых многообещающих аспектов циркулятроники — её экономический и социальный потенциал.

Современные мозговые имплантаты требуют сложных операций, которые стоят сотни тысяч долларов и сопряжены со значительными рисками.

«Эта технология потенциально способна сделать терапевтические мозговые имплантаты доступными для каждого, исключив необходимость хирургического вмешательства», — говорит Саркар. Команда Массачусетского технологического института, в которую входит ведущий автор Шубхам Ядав, потратила более шести лет на совершенствование этой технологии.

Теперь они смотрят в будущее через Cahira Technologies, недавно созданный стартап , цель которого — в течение трёх лет довести эту технологию до клинических испытаний на людях.

Долгосрочная цель — симбиоз мозга и компьютера, в котором синтетические устройства будут сосуществовать с нашими клетками, преодолевая биологические ограничения и излечивая болезни, в которых традиционная медицина оказалась бессильна.

источник