Електроніку навчилися впорскувати шприцом

Група дослідників на чолі з Чарльзом Лібером (Charles Lieber) з Гарвардського університету розробила новий неінвазивний зонд, що дозволяє відстежувати активність нервової системи живої істоти і при цьому не чинити негативний вплив на досліджувані тканини. Відповідна публікація вийшла в журналі, з її змістом коротко знайомить сайт Гарвардського університету.

Частина зонда, що вводиться в організм, являє собою сітку з проведених біонейтральних полімерів. Їх виготовляють хімічним цькуванням у водному електроліті. Для цього матеріал майбутньої сітки виробником розміщується в багатошаровому полімерному сендвічі, на який потім наноситься маска. Обробляючи зовнішній шар полімерного сендвіча кислотою, цей шар видаляють, залишаючи саму сіткову структуру. Товщина її волокон трохи менше одного мікрометра, при цьому загальна ширина структури може досягати сантиметрів. Щоб ввести її в організм, мережу згортають і вводять у скляну голку для шприца діаметром 100 мікрометрів, що відрізняється від звичайної металевої більшою гладкістю і меншою травматичністю для тканин організму. Коли шприц під тиском вводить сітку в цільовий орган або тканину, сітка завдяки своїй еластичності розгортається, і за рахунок своїх невеликих розмірів (комірки субклеткових масштабів) легко прикріплюється до потрібних клітин.

Оскільки полімер, з якого вона складається, є провідником, що закріпилася на живих клітинах тканини сітку можна використовувати для моніторингу їх стану, наприклад, зчитуючи в реальному часі імпульси, одержувані і передані окремими нейронами або клітинами серцевого м'яза. Під час експерименту дослідники ввели такі сітки в два різні регіони мозку анестезованих мишей і з'єднали їх із зовнішніми зчитувальними пристроями за допомогою гнучких нанорозмірних проводів. Таким чином вчені не тільки змогли виміряти електричні імпульси нейронів, але і провели їх слабку електростимуляцію ззовні.

Раніше багато дослідників, включаючи групу Лібера, вже створювали структури, звані «лісами» і призначені для коректного вирощування культур клітин тих чи інших тканин. У попередній роботі, в черговий раз створюючи такі «ліси», Лібер звернув уваги на те, що сітчаста мікроструктура є надзвичайно гнучкою, набагато перевершуючи за цим показником матеріали зондів, що сьогодні використовуються для дослідження внутрішніх тканин і органів. Це і наштовхнуло його на ідею впорскувати такі провідні структури через шприц. Гарвардський університет почав процедуру патентування розробки.

На даний момент всі електроди, що використовуються вченими і лікарями для введення в нервову тканину, є жорсткими, часто - металевими, а їх товщина, як правило, перевершує мікрометр. При тривалому перебуванні в цікавій дослідників зоні, тканина починає реагувати на сусідство з негнучким електродом, ініціюючи запальний процес, який потенційно може блокувати роботу подібних зондів. Електроди доводиться виводити і вводити в новій точці, що не дозволяє вести систематичні спостереження в заздалегідь заданій області.