Implantát z biopapiera pre personalizovanú bezdrôtovú elektroterapiu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 29. 5. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Inovatívny biologicky odbúrateľný papier, ktorý sa prilepí na povrch mozgu ako náplasť a bezdrôtovo dodáva elektrickú stimuláciu, by podľa novej štúdie mohol spôsobiť revolúciu v liečbe neurologických ochorení, ako je Parkinsonova a Alzheimerova choroba.
Zistilo sa, že terapie, ktoré dodávajú elektrickú stimuláciu mozgu na liečbu neurodegeneratívnych chorôb, ako je Parkinsonova a Alzheimerova choroba, sú účinné. Na dodanie tejto hlbokej mozgovej stimulácie sa elektródy implantujú do oblastí mozgu cez malé otvory vyvŕtané v lebke. Zariadenie podobné kardiostimulátoru je tiež vložené pod kožu hrudníka na napájanie elektród.
Vkladanie elektród do mozgu má svoje riziká. Jedným z nich je, že vedenie nesúce tieto elektródy môže byť nesprávne umiestnené, migrovať alebo sa zlomiť. Juhokórejskí výskumníci z Národného inštitútu pre vedu a techniku Uhlan (UNIST) teraz vyvinuli biologicky odbúrateľný, bezdrôtovo aktivovaný implantát z „biopapiera“, ktorý sa týmto problémom vyhýba.
„Vyvinutý materiál ponúka personalizované možnosti liečby prispôsobené individuálnym potrebám a fyzickým charakteristikám, zjednodušuje liečebné procesy, zvyšuje flexibilitu a všestrannosť v klinických aplikáciách založených na elektrickej stimulácii,“ povedal Jun Kyu Choe, hlavný autor štúdie.
Materiál je vyrobený zo syntetizovaných magnetoelektrických nanočastíc (MEN), pozostávajúcich z magnetostrikčného jadra a piezoelektrického obalu, ktorý dokáže generovať elektrické pole pri pôsobení vonkajšieho magnetického poľa. V zásade, magnetostrikčné jadro premieňa aplikované magnetické pole na mechanické napätie, ktoré piezoelektrický plášť premieňa na elektrické pole.
Jadro-plášť z MEN sú integrované do elektricky zvlákňovaných biodegradovateľných nanovlákien, aby sa vytvoril flexibilný a ľahký list, ktorý je podobný papieru, je porézny a biologicky odbúrateľný. Pórovitosť materiálu zabezpečuje, že cez neho môžu prechádzať dôležité malé molekuly, ako sú kyslík a živiny. Po dvoch mesiacoch bol tento materiál takmer úplne biologicky odbúraný.
„Kombinácia magnetoelektrických a biodegradovateľných vláknitých materiálov v nanorozmere ponúka výhody oproti tradičným bezdrôtovým elektronickým zariadeniam na systémovej úrovni, ktoré sa spoliehajú na zložité zostavovanie objemných komponentov, ktoré nie je možné prerobiť po výrobe,“ uviedli vedci.
Jeho fyzikálne vlastnosti znamenajú, že „biopapier“ sa prispôsobí zakriveným, zložitým povrchom, ako je mozog, pričom ho možno rezať, rolovať a skladať pri zachovaní funkčnosti. Biopapier bol dokonca dostatočne flexibilný na to, aby výskumníci vytvorili valec s polomerom 400 µm, ktorý by sa dal omotať okolo nervu a použiť na jeho regeneráciu. Dá sa pritom vyrobiť aj na požadovanú veľkosť.
„Bioelektrický papier možno v princípe jednoducho prispôsobiť na orgány s veľkosťou niekoľkých desiatok centimetrov alebo miniaturizovať na submikrometrové mierky pre minimálne invazívne operácie a magnetoelektrika alebo mikroštruktúra nezávisí od jeho veľkosti,“ povedal Jiyun Kim, jeden zo zodpovedajúcich autorov štúdie. „Celkovo by náš bioelektrický papier s jednoduchým a širokým využitím mohol otvoriť novú schému smerom k minimálne invazívnym a biodegradovateľným bezdrôtovým bioelektronickým implantátom.“
Štúdia bola nedávno publikovaná v magazíne Advanced Materials.
