Исследователи Делавэрского университета анонсировали технологию, которая может активизировать применение электронных имплантов для лечения различных заболеваний или восстановления тканей. Технология заключается в применении органических полимеров для покрытия элементов, применяемых в микроэлектронике для имплантирования. По словам разработчиков, такая технология позволяет существенно повысить приживление электронных имплантов в человеческих тканях, улучшить качество передаваемого сигнала и увеличить срок их работы.
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ / купить фото
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ / купить фото
Технология полимерного покрытия электронных имплантов была анонсирована в минувший понедельник в рамках конференции Американского химического общества, проходящей на этой неделе в удаленном формате. «Идея пришла к нам, когда мы пытались организовать взаимодействие между твердыми неорганическими микроэлектродами и мозгом, который состоит из органического живого материала,— отмечает ведущий автор проекта, профессор Делавэрского университета Дэвид Мартин.— Сейчас такое взаимодействие является не самым оптимальным, поэтому мы и подумали, как его можно улучшить».
Некоторые СМИ уже окрестили эту технологию «материалом для превращения человека в киборга при помощи искусственного интеллекта», хотя сами исследователи отмечают, что прежде всего она предназначена для медицины. Профессор Мартин поясняет, что его команда уже разработала похожую технологию применения органических полимеров для восстановления кровеносных сосудов после травм.
В настоящий момент одной из главных проблем при применении для электронных имплантов таких традиционных в микроэлектронике материалов, как кремний, золото, иридий или нержавеющая сталь, является то, что при вживлении в окружающей их человеческой ткани образуется рубцевание.
Особенно это критично для мозговых микроимплантов, где рубцевание может снижать качество сигнала или даже вредить его работе. «Мы начали изучать органические электропроводимые материалы, такие как сопряженные полимеры, которые ранее использовались в небиологических устройствах,— отмечают исследователи Делавэрского университета.— В итоге мы обнаружили химически стабильный образец, который уже успешно продается в качестве антистатического покрытия для электронных дисплеев». После проведенных испытаний исследователи выяснили, что у этого полимера (3,4-этилендиокситиофен) есть свойства, позволяющие ему осуществлять взаимодействие между неорганическим материалом и человеческой тканью.
«Этот сопряженный полимер является и электрически активным, и ионно-активным. Противоположно заряженные ионы позволяют полимеру получать энергию, поскольку такие заряженные ионы и электроны вращаются друг вокруг друга»,— подчеркивает профессор Мартин.
Активная проводимая органическая среда позволяет снизить уровень потери сигнала с неорганического импланта и одновременно повысить срок работы батарей, на которых работает этот имплант.
В настоящее время группа ученых уже работает над созданием функциональных биополимеров, которые позволяют выполнять отдельные, узкоспециализированные медицинские задачи. «При добавлении, например, малеимидов (класс органических соединений, используемых в биосинтезе.— “Ъ”) мы можем добавлять полимеру определенные функции, не меняя его свойства». Подобные функциональные полимеры могут служить как нейротрансмиттеры, позволяя диагностировать состояние мозговой активности, лечить заболевания мозга или расстройства нервной системы. Так, например, команда уже разработала экспериментальный функциональный полимер с добавлением дофамина (так называемый гормон радости), который может применяться при лечении различных видов зависимости.