Исследователи из Массачусетского технологического института создали мягкий печатаемый материал, вызывающий гораздо меньшее отторжение нейроимплантатов живыми тканями и позволяющий более точно стимулировать мозговые структуры и фиксировать их активность. Статья о разработке опубликована в журнале Nature Communications.
Авторы новой работы придумали, как можно печатать на 3D-принтере гибкие зонды и другие устройства для введения в мозг. Такие приборы создаются из электропроводящего полимера. Эти материалы стали интересны ученым в последнее время благодаря сочетанию их хорошей проводимости, сопоставимой с металлической, и гибкости.
Проводящие полимеры используются в коммерческих целях в качестве антистатических покрытий, поскольку они могут эффективно переносить электростатические заряды, которые накапливаются на электронике и других поверхностях.
Ученые смогли так изменить обычно жидкий проводящий полимер под названием поли (3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат (PEDOT:PSS), что он превратился в вещество, похожее на вязкую зубную пасту. Эту субстанцию затем пропускали через обычный 3D-принтер, чтобы создать стабильные электропроводящие узоры.
Чтобы проверить работоспособность нового полимерного материала, ученые напечатали небольшой резиновый электрод размером с частичку конфетти. Электрод состоит из слоя гибкого прозрачного полимера, поверх которого нанесен электропроводящий полимер в виде тонких параллельных линий. Такие линии сходились на кончике электрода около 10 микрон в ширину — этого вполне достаточно, чтобы принимать электрические сигналы от одиночного нейрона.
15 тайн человеческого тела — в нашей галерее:
Команда напечатала несколько мягких электронных устройств, включая небольшой резиновый электрод, который они имплантировали в мозг мыши. Мыши дали возможность свободно перемещаться в контролируемой среде, при этом зонд был способен уловить активность отдельного нейрона. Мониторинг этой активности может дать ученым наиболее детальное представление о работе мозга животного в те или иные моменты времени, а также помочь в разработке методов лечения и долгосрочных имплантатов головного мозга для терапии различных неврологических расстройств.
В дополнение к нейронному зонду команда также изготовила многоэлектродную матрицу — небольшой квадрат из пластика размером с бумажный стикер, содержащий массив очень тонких электродов, поверх которых исследователи напечатали круглый пластиковый «колодец». Нейробиологи обычно заполняют такие устройства культурами нейронов и могут изучать их активность с помощью сигналов, подаваемых электродами. Исследователи показали, что они могут воспроизвести сложные конструкции таких массивов с использованием 3D-печати, в отличие от традиционных методов литографии, которые связаны с травлением таких металлов, как золото, с помощью темплатов или масок — для создания одного устройства таким методом может пройти несколько дней. 3D-печать аналогичного устройства занимает менее часа, по словам исследователей.
Читайте также:
Смотрите наши видео:
