Группа российских ученых из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Томского политехнического университета и других научных центров представила технологию, которая может изменить подход к лечению неврологических заболеваний. Исследователи разработали магнитоэлектрические наночастицы, способные точечно стимулировать клетки мозга без хирургического вмешательства и без имплантации электродов. Результаты опубликованы в Journal of Controlled Release.
Ключевой принцип работы таков: частицы вводятся в виде раствора в носовые ходы, проникают в ткани мозга и реагируют на слабое внешнее магнитное поле и преобразуют его в локальный электрический импульс. Это позволяет воздействовать непосредственно на нейроны, не вводя в мозг металлические конструкции и не травмируя ткани.
Тройной приток кальция и безопасность для клеток
Во время экспериментов ученые выяснили, что оптимизация структуры частиц значительно усилила биологический эффект. По данным исследования, приток кальция в нейроны вырос примерно в три раза — именно этот показатель напрямую связан с активностью нервных клеток и передачей сигналов между ними.
Параллельно команда проверила биосовместимость разработки. Тесты показали отсутствие токсического воздействия на клетки при концентрациях до 30 мкг/мл. Авторы отмечают, что этого достаточно для потенциального терапевтического применения.
По оценке исследователей, технология может быть адаптирована под разные клинические задачи: от терапии хронической боли до восстановления после инсульта. В числе перспективных направлений названы эпилепсия, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и восстановление поврежденных нервных волокон.
Это важно
В современной функциональной нейрохирургии для глубокой стимуляции мозга применяют имплантируемые электроды. Метод эффективен, но требует операции и последующего наблюдения пациента. Новая российская разработка предлагает бесконтактную альтернативу.
Магнитные наночастицы уже используются в медицине как средство адресной доставки препаратов и в диагностике. Но сочетание магнитных и электрических свойств в одном материале для стимуляции нейронов — одно из самых перспективных направлений нейромедицины.
По данным авторов, слабые магнитные поля в такой системе достаточны для запуска клеточного ответа — это особенно важно для создания щадящих неинвазивных методов лечения.
Наши коллеги из Томского политехнического университета синтезировали частицы с core-shell структурой: внутри плотное магнитное ядро, а снаружи — равномерная пьезоэлектрическая оболочка. У других исследователей оболочка часто распределяется по ядру отдельными пятнами, в нашем случае тонкая оболочка покрывает ядро со всех сторон, поэтому частица работает одинаково эффективно вне зависимости от того, как она ориентирована. Это также повышает эффективность передачи механических колебаний от ядра к оболочке. Одним из важнейших преимуществ является то, что оболочка тонкая, что требует меньше механических усилий для ее активации.
Александр Ромащенко
Ранее ученые с удивлением обнаружили, что нейронам не нужна стабильность — хаос они любят больше.
Источник: hi-tech.mail.ru