Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали уникальные магнитные нанодиски, которые стимулируют мозг без электродов и генетической модификации. Их диаметр всего 250 нанометров, поэтому диски можно относительно безопасно ввести в мозг через укол и активировать с помощью магнитного поля снаружи тела. Достоинства этой методики — высокая точность воздействия на нейроны при низкой инвазивности. Ее уже успешно опробовали на мышах.

Ключевая особенность новой разработки — использование магнитных и пьезоэлектрических свойств нанодисков. Магнитное ядро меняет форму под воздействием магнитного поля, что создает электрический импульс, стимулирующий нейроны. Это позволяет воздействовать на отдельные участки мозга с высокой точностью без необходимости хирургического вмешательства или использования электродов, что снижает риски осложнений.

Команда из MIT уже провела успешные эксперименты с нанодисками как на клеточных культурах нейронов, так и на живых организмах. В ходе исследований они ввели небольшие порции раствора с нанодисками в мозг мышей и затем активировали их с помощью внешнего магнитного поля. Результаты показали, что технология способна оказывать влияние на активность нейронов и поведение животных, включая стимуляцию участков мозга, связанных с моторной функцией и эмоциями.

Особенно важным достижением стало то, что нанодиски позволили стимулировать вентральную область покрышки (area tegmentalis ventralis), которая отвечает за чувство вознаграждения, а также субталамическое ядро, которое регулирует двигательную активность. Это открывает новые возможности для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, где традиционно используются имплантаты.

В экспериментах удалось достичь высокой точности стимуляции, сравнимой с результатами, которые обеспечивают имплантированные электроды. Однако в отличие от последних, нанодиски вызывают меньшую реакцию со стороны иммунной системы и не повреждают ткани, что делает их более безопасными для пациента.

Исследователи продолжают работать над улучшением технологии. Приоритетная задача — сделать преобразование магнитного воздействия в электрический импульс более эффективным. Хотя магнитное воздействие удалось увеличить в 1000 раз, его перевод в электрический сигнал пока усилился только в 4 раза.

Разработкой магнитных нанодисков занималась команда учёных под руководством профессора Полины Аникеевой, которая возглавляет кафедры материаловедения и инженерии, а также наук о мозге и когнитивных науках. Аспирантка Йе Джи Ким внесла значительный вклад в синтез магнитоэлектрических наноматериалов, а научный сотрудник Ноа Кент, специалист в области физики, помог в изучении свойств этих частиц. Всего в проекте участвовали 17 исследователей из MIT и университетов Германии.

Результаты их работы были опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Nanotechnology, где подробно описан процесс разработки, испытаний и перспективы применения новой технологии.

Источник: ХайТек+