Science Advances: Ученые сумели подключить электроды к клеткам

Исследователям из Университета Линчепинга удалось установить функциональное соединение между отдельными клетками и органической электроникой.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, закладывает основу для будущего лечения неврологических и других заболеваний с очень высокой точностью.

Мы можем воздействовать на отдельные клетки и изучать, как это влияет на их способность оставаться здоровыми и функциональными, — говорит Кьяра Мусумечи, исследователь из Лаборатории органической электроники (LOE) Университета Линчепинга.

Мозг управляется электрическими сигналами, которые преобразуются в химические вещества в процессе коммуникации между клетками мозга. Давно известно, что различные участки мозга можно стимулировать с помощью электричества. Но методы часто бывают неточными и затрагивают большие участки мозга. Иногда для воздействия на нужный участок мозга требуются металлические электроды, что чревато тем, что жесткий электрод может повредить ткани мозга, вызвать воспаление или рубцевание.

Решением для воздействия на определенные участки мозга могут стать проводящие пластики, также известные как полимеры.

Цель состоит в том, чтобы объединить биологические системы с электродами, в частности, используя органические проводящие полимеры. Так как полимеры мягкие и пластичные и могут переносить как электричество, так и ионы, они предпочтительнее обычных электродов, — говорит Кьяра Мусумечи.

Совместно с учеными из Каролинского института исследовательской группе из кампуса Норрчёпинг удалось закрепить проводящий пластик на мембранах отдельных живых клеток. Это открывает возможности для будущего точного лечения неврологических заболеваний.

На данный момент наши результаты носят довольно общий характер, и это хорошо, поскольку в будущем мы сможем изучить, для каких типов заболеваний подойдет этот важный инструмент. Но необходимы дополнительные исследования, прежде чем мы сможем сказать что-то с уверенностью, — говорит Алекс Берселлини Фаринотти, исследователь из Каролинского института.

Ранее уже предпринимались попытки закрепить органическую электронику на поверхности клеток, но с использованием генетически модифицированных клеток, которые делают мембраны более восприимчивыми. В данном исследовании ученые не использовали генетически модифицированные клетки, но им удалось добиться плотного соединения без ущерба для других функций клетки. Это первый подобный опыт.

Чтобы добиться успеха, исследователи использовали двухэтапный процесс, в ходе которого молекула-якорь сначала используется для создания точки крепления в клеточной мембране. На другом конце молекулы находится структура, к которой можно прикрепить полимерный электрод.

Следующий шаг в исследовании — добиться более равномерного и стабильного закрепления на мембране и посмотреть, как будет вести себя полимерное соединение с течением времени. Ханне Бисманс, докторант LOE, считает, что у этой технологии большой потенциал, но и много проблем, которые еще предстоит решить.

Сейчас мы сделали большой шаг вперед. Но мы не можем с уверенностью сказать, что это будет работать в живых тканях. Это фундаментальное исследование, и сейчас мы пытаемся понять, как двигаться дальше.

Ранее ученые сообщили о разработке прямой связи протезов с мозгом.

28.01.2025