Международный коллектив ученых под руководством Уилсона Рэя (Wilson Z. Ray) из Медицинской школы Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Джона Роджерса (John A. Rogers) из Иллинойского университета разработал датчики, которые имплантируются в мозг пациента, а когда их работа выполнена, растворяются без следа.
Во многих случаях, особенно при лечение травм головного мозга, нейрохирурги должны постоянно контролировать внутричерепное давление у пациентов, чтобы вовремя предупредить опасные для жизни осложнения. Делается это обычно при помощи специальных сенсоров, которые имплантируются в мозг. Но потом такие сенсоры необходимо извлечь, хотя операция по их удалению несколько увеличивает риск для здоровья пациента.
В лаборатории Иллинойского университета, которая специализируется на создании гибких сверхтонких электронных устройств, так называемой «эпидермальной электроники», предложили решение этой проблемы. Мы уже рассказывали ранее о разработанных Джоном Роджерсом и его коллегами датчиках, которые устанавливаются на кожу человека и отслеживают различные показатели: энцефалограмму, кардиограмму, электрическую активность мышц (подробнее об этом можно прочитать в очерке «Электронные татуировки»). Теперь же ученые взялись за создание внутримозговых имплантатов, которые, к тому же, должны работать в течение нескольких дней, а потом растворяться без вреда для организма.
Растворимый сенсор сделан на основе биоразлагаемого полимера PLGA, который часто применяется в медицине. Полимерная мембрана закреплена на рамке из кремния и магния. Изменение давления окружающей жидкости заставляет мембрану изгибаться, что меняет электрическое сопротивление кремниевого датчика. После нескольких дней работы устройство целиком разлагается.
Один из авторов работы нейрохирург Рори Мерфи (Rory Murphy) для проверки созданных сенсоров имплантировал их лабораторным крысам. Как оказалось, новые устройства измеряют внутричерепное давление не хуже самых последних моделей, выпускаемых нынешними производителями. Они не вызывают какого-либо воспаления или иммунного ответа ни во время работы, ни после растворения. Концентрация кремния и магния в крови животных изменялась настолько незначительно, что это было трудно отследить.
На следующем этапе исследований разработчики планируют провести испытания датчиков в мозге свиней. Если и тут все пройдет успешно, они поставят вопрос перед регулирующими органами о разрешении клинических испытаний на людях и дальнейшего использования растворимых мозговых датчиков в медицинской практике. По мнению Рэя и Роджерса, этот процесс займет от трех до пяти лет.
Роджерс также планирует подготовить модель более долговечных датчиков, которые контролировали бы показатели организма в течение длительного срока, а потом бы тоже растворялись. Также команда Роджерса намерена создать устройства, измеряющие температуру, кислотность или скорость потока крови в сосуде, и обнаруживать присутствие определенных молекул. Другим направлением работы станет создание растворимых электростимуляторов для лечения травм нервной системы.
Итоги работы ученых описаны в журнале Nature.
Источник: