Połączenie elektroniki z żywą tkanką od dawna jest motywem przewodnim w wielu filmach i książkach SF, ale coraz częściej gości także w medycynie – zwłaszcza jeżeli chodzi o neurochirurgię. Głęboka stymulacja mózgu (DBS) jest jednym z najłatwiejszych do pokazania sposobów interwencji neurochirurgicznych do leczenia konkretnego schorzenia, np. choroby Parkinsona.
Czytaj też: Mózg bez tajemnic. Z tym implantem można na bieżąco monitorować to, co się w nim dzieje
Każdorazowe wprowadzenie implantu mózgowego jest zabiegiem inwazyjnym i często obarczonym poważnym ryzykiem. To dlatego, że konwencjonalna bioelektronika, niezależnie od tego jak mała, ma stałą i statyczną konstrukcję, której często nasz organizm “nie chce”. Naturalne połączenie obwodów elektronicznych z żywymi tkankami było do tej pory niemożliwe, ale wkrótce się to zmieni. Szczegóły opisano w Science.
Przez kilka dekad próbowaliśmy stworzyć elektronikę, która naśladuje biologię. Teraz pozwalamy biologii tworzyć elektronikę za nas. Prof. Magnus Berggren z Laboratory for Organic Electronics (LOE) przy Uniwersytecie Linköping
Elektrody w tkankach? To już się udało!
Szwedzcy uczeni opracowali metodę tworzenia miękkich, pozbawionych sztywnych elementów materiałów przewodzących bezpośrednio w żywej tkance. Było to możliwe dzięki wprowadzeniu żelu ze specjalnymi enzymami, które pozwoliły dosłownie “wyhodować” elektrody bezpośrednio w tkankach. Metoda ta jest skuteczna, co potwierdzono na tkankach danio pręgowanego i pijawek lekarskich.
Kontakt z substancjami organizmu zmienia strukturę żelu i sprawia, że przewodzi on prąd elektryczny, co nie jest możliwe przed wstrzyknięciem. W zależności od tkanki możemy również dostosować skład żelu, aby uruchomić proces elektryczny. Dr Xenofon Strakosas z LOE
Badania te otwierają drogę do nowego paradygmatu w bioelektronice. Tam, gdzie wcześniej konieczne było wszczepienie sztywnej elektrody, teraz wystarczy wprowadzić lepki żel. To rozszerza wachlarz możliwości terapeutycznych i potencjalnych zastosowań, także do innych narządów.
Czytaj też: Sztuczne neurony działają. Są niemal identyczne jak te, które występują w naszych mózgach
Ostatecznym celem jest wytwarzanie w pełni zintegrowanych obwodów elektronicznych w żywych organizmach. Udało się to zrobić już w tkance mózgowej, sercowej i płetwie ogonowej danio pręgowanego oraz wokół tkanki nerwowej pijawek lekarskich. Proces formowania elektrod nie był inwazyjny dla wspomnianych organizmów i nie był zaburzany przez ich układ odpornościowy.
Wprowadzając inteligentne zmiany w chemii, byliśmy w stanie opracować elektrody, które zostały zaakceptowane przez tkankę mózgową i układ odpornościowy. Danio pręgowany jest doskonałym modelem do badania organicznych elektrod w mózgach. Profesor Roger Olsson z Uniwersytetu w Lund
Pierwsze prace nad elektrodami w żelu rozpoczęto w 2015 r. na komórkach roślinnych. O badaniach z udziałem tkanek ludzkich uczeni na razie nie myślą, ale dzięki ostatnim postępom, jesteśmy ich bliżej niż kiedykolwiek wcześniej.
