Графен показал отличное взаимодействие с нейронами мозга

29.01.2016, 14:41 Наука

Исследователи Кебриджа и Университета Триеста успешно продемонстрировали, как графен может взаимодействовать с нейронами, или нервными клетками, при сохранении их целостности. Полученные данные пригодятся в создании электродов на основе графена, которые могут быть безопасно имплантированы в мозг, предлагая перспективы для восстановления сенсорных функций для ампутантов или парализованных пациентов, а также людей с двигательными нарушениями, таких как эпилепсия или болезнь Паркинсона.

Ранее другие исследовательские группы показали, что можно использовать обработанный графен для взаимодействовия с нейронами. Однако отношение сигнал-шум этого интерфейса было очень низким. Руководитель проекта Laura Ballerini говорит: «Сначала мы соединили графеннепосредственно с нейронами. Затем протестировали способность нейронов генерировать электрические сигналы и обнаружили практически неизменную сигнализацию».

Измерение электрических импульсов мозга может быть полезно для восстановления сенсорных функций. Например, для управления роботизированными руками у пациентов-ампутантов или парализованных. Путем вмешательства в эти электрические импульсы, может начать контролировать двигательные расстройства (такие как эпилепсия или болезнь Паркинсона).

Ученые сделали это возможным путем разработки электродов, которые могут быть размещены непосредственно в мозге. Эти электроды соединяются с нейронами и передают электрические сигналы. Тем не менее, интерфейс между нейронами и электродами часто проблематичен: мало того, что электроды должны быть очень чувствительны к электрическим импульсам, они должны оставаться стабильными в организме, не изменяя ткани, с которыми они взаимодействуют.

Слишком часто современные электроды, используемые для этого интерфейса (на основе вольфрама или кремния) страдают от частичной или полной потери сигнала со временем. Это часто связано с образованием рубцовой ткан.

На основании экспериментов, проведенных в культурах клеток головного мозга крысы, исследователи обнаружили, что графеновые электроды хорошо сочетаются с нейронами. Используя электронную микроскопию и иммунофлуоресценцию, исследователи обнаружили, что они оставались здоровыми, передавая нормальные электрические импульсы и, главное, не производили побочных реакций, которые приводят к повреждающей рубцовой ткани.

По словам Ballerini, это первый шаг к использованию графена в качестве основы для электрода в нейронном интерфейсе. «Надеюсь, это откроет путь для более глубоких имплантатов мозга с высокой чувствительностью и меньшим количеством нежелательных побочных эффектов» сказала Ballerini.