Впервые в истории шведским учёным удалось «вырастить» сеть электродов в живом организме.
Биоэлектроника – это перспективная молодая наука, вектор развития которой располагается на стыке биологии и электроники. Она изучает электрическую активность в клетках живых организмов, например, в сердце или в мозге, а также возможности использования электричества для воздействия на ткани и / или системы организма. К примеру, эксперименты по лечению неврологических устройств, как правило, требуют внедрения в мозг человека сети электродов. Подобное хирургическое вмешательство чревато осложнениями и отторжением постороннего объекта.
Исследователи из Линчёпингского, Лундского и Гётеборгского университетов в Швеции разработали методику выращивания органической сети электродов в живом организме, не прибегая к использованию внешних сигналов, модификации генов или искусственных имплантатов. Разработанная шведскими учёными техника заключается во введении в организм содержащего ферменты геля, который запускает процесс молекулярной самосборки органических электродов. Сам гель не имеет проводимости, однако контакт с живым организмом приводит к изменениям его структуры, которые позволяют создать электропроводящую конструкцию. Исследователи отмечают, что для взаимодействия с разными типами тканей необходимо немного менять композицию геля.
В рамках лабораторных экспериментов учёные вводили гель в организм медицинских пиявок и рыб данио-рерио: последние являются популярным модельным объектом в эмбриологических, генетических и нейробиологических исследованиях. Сети органических электродов образовали в мозге, сердце и хвостовых плавниках рыб, а также вокруг нервной ткани пиявок. По словам исследователей, животные не пострадали от подобного вмешательства. Дальнейшее наблюдение показало, что токопроводящие структуры, созданные с помощью контролированных химических изменений в геле и окружающих тканях, прижились в организме рыб и пиявок без каких-либо проблем. Они не изменили поведения ткани мозга и не вызвали реакций иммунной системы.
По словам профессора Магнуса Берггрена, десятилетиями его коллеги пытались научиться создавать электронику, которая смогла бы полноценном имитировать работу биологических тканей, однако открытие его команды позволило передать эту задачу в руки самой природы. Хотя выращивание электродов в живых организмах определённо звучит как нечто из области научной фантастики, учёные считают, что развитие данной идеи в долгосрочной перспективе позволит медикам рутинно создавать полноценные интегрированные биоэлектронные сети в человеческом теле. Подобные технологии могут стать основой для более продвинутых способов электрической стимуляции, необходимой, например, для лечения неврологических заболеваний. Кроме того, органические электроды будет возможно использовать как платформу для нейрокомпьютерных интерфейсов.