В MIT создали «фитнес-браслеты» для нейронов — они обволакивают клетки и помогают им быть здоровыми

Наука многое узнала о работе нервных тканей мозга, но тайн от этого меньше не становится. На самом деле учёным не хватает тонких инструментов, чтобы без вреда для человека или животного следить за мозговой активностью и процессами на субклеточном уровне. Исследователи из Массачусетского технологического института попытались устранить этот пробел и представили платформу, которую назвали «носимыми устройствами для клеток».

Источник изображения: Pablo Penso, Marta Airaghi

С появлением фитнес-браслетов, умных часов и подобных гаджетов жизнь многих людей изменилась в лучшую сторону. Появилась возможность постоянно следить за своим здоровьем, качеством сна и получать стимул к физической активности. Нечто подобное учёные придумали для клеток нервной ткани. Крошечные плёночные устройства микронного масштаба вводятся в область мозга и обволакивают нервные окончания нейронов — аксоны и дендриты.

Источник изображения: Nature 2024

Обволакивание — сворачивание в трубочку вокруг этих клеточных структур нейронов происходит при активации плёнок светом, что выглядит предпочтительнее хирургического вживления. В своей работе учёные освещали материал зелёным светом в диапазоне 545–555 нм. Обволакивание вдоль или поперёк и до заданного диаметра осуществляется посредством изменения интенсивности и поляризации. Иными словами, это полностью управляемый процесс. Вопрос проникновения вглубь мозга остаётся открытым, но наверняка решаемым, если подобрать диапазон излучения, проникающего сквозь живые ткани.

В качестве материала для искусственных оболочек нервных тканей был испытан азобензол. Он показал полную биосовместимость (в экспериментах на мышах) и может быть использован для работы с нервной тканью человеческого мозга. Поскольку азобензол — это изолятор, его обволакивание нейронных отростков способно повысить их проводимость, что, например, может помочь в лечении таких заболеваний, как атеросклероз, когда живая ткань не может самостоятельно восстановить электроизоляцию.

Исследователи также разработали техпроцесс массового производства азобензольных микронных плёнок относительно простыми методами, не прибегая к использованию чистых комнат, известных в производстве полупроводников. Азобензол наносится на водорастворимую основу и формируется микроштампом, после чего основа растворяется. Это обещает сделать технологию массово доступной.

В перспективе на азобензольной плёнке можно будет создавать гибкие наноэлектронные схемы для управления активностью нейронных отростков или её фиксации. Тогда они станут настоящими фитнес-браслетами для клеток. У нас появится возможность следить за субклеточной активностью и ещё лучше понимать работу мозга и лечить поражающие его заболевания.