Гидрогелевые имплантаты могут стать оптоволокном вашего тела

11 Ноября 2013 в 13:00, Илья Хель 1 559 просмотров 1

Имплантация

Почему имплантаты до сих пор не используются везде и всюду? Потому что сделать их «мягкими» сложно. Гигантские металлические имплантаты вроде тех, что вы видели в «Матрице» или «Элизиуме», выглядят круто, но на сегодняшний день ни один металл на сто процентов не подходит для имплантации. Чаще всего поверхность имплантата отторгается организмом, что приводит к заражению и иногда — смерти. Но технологии становятся меньше, эффективнее, способны работать от беспроводной сети, а имплантация буквально «зависла» на месте. Тем не менее, исследователи из Массачусетского технологического института верят, что специальный гидрогель изменит положение дел.

Гидрогель — чрезвычайно абсорбирующий тип гель, сеть простых полимеров, которые могут содержать до 99,9 % воды по весу. У жизни было мало времени, чтобы подружиться с алюминием или стерильным пластиком, а водянистые полимерные сетки — ее хлеб с маслом. Исследования показали, что у мышей не возникло проблем с распознаванием имплантатов, сделанных из этого гибкого, нетоксичного вещества.

Чтобы понять, какое значение несут разработки ученых, давайте рассмотрим обычный оптоволоконный кабель. Как и в стенках этого прозрачного гидрогеля, материал внутреннего покрытия оптического волокна функционирует таким образом, чтобы воспроизвести явление под названием полное внутреннее отражение. Это означает, что свет, который движется по оптоволокну, изогнутому под определенным углом, будет полностью отражаться от стенок, словно они зеркальные. В попытках создать гидрогель с таким же эффектом, ученые создали биосовместимый оптический кабель, который назвали «светопроводным гидрогелем».

Проникновение света в тело важно по ряду причин. В общем смысле, импульсы света с информацией и развитие сети внутрителесных коммуникаций несут важное значение для развития технологии имплантации. Беспроводные технологии все еще слишком ненадежны, чтобы большинство людей доверило им свои жизни, а кроме того, они достаточно прожорливы к энергии. Гидрогелевый имплантат растянули на четыре сантиметра в теле мыши, что дало ученым возможность следить и управлять внутренним состоянием мыши.

Исследование дало возможность проверить некоторые из других возможных использований гидрогеля в сфере оптогенетики. Если это слово вам незнакомо, не удивляйтесь — этой сфере всего несколько лет. Новейшие методы в генетических манипуляциях дали ученым возможность создать светочувствительные нейроны, которые активируются под воздействием голубого света, тем самым являя нейронный контроль «по требованию». Достаточно быстро стало понятно, что колонии клеток могут активироваться, чтобы сигнализировать о наличии некоторых токсинов или других химических триггеров. Светочувствительные белки и вовсе могут включать и отключать определенные клеточные процессы.

И все же, как мы можем наблюдать на примере механических имплантатов, воплотить все эти прекрасные технологии в реальном мире немного проблематично. Управляемые светом имплантаты можно использовать только под кожей, или же они будут слишком инвазивны для применения на людях. А вот гидрогель буквально прокладывает путь вглубь человеческого тела, перенаправляя световые сигналы с глубоко заложенных клеток на поверхность.

В качестве доказательства исследователи использовали свои гидрогелевые имплантаты в качестве каркаса для небольших колоний клеток, производящих белок GLP-1, реагирующий на голубой свет. GLP-1 представляет собой важный для метаболизма глюкозы белок, помогающий стимулировать секрецию инсулина, поэтому у исследователей был достаточно широкий спектр демонстрационных возможностей в плане лечения определенных типов сахарного диабета. После имплантации мыши-диабетики, которые подвергались воздействию голубого света, показывали лучшую реакцию на глюкозу, чем мыши-диабетики, которые света не получали.

Впервые кто-то заговорил об оптике, которая сидит глубоко в теле, и возможности такого применения воистину головокружительны. Клетки-наблюдатели могут пребывать в неведении годами возле потенциально проблемного участка, но как только опасность станет очевидной, они подадут сигнал. Представьте себе, что ваши наручные часы смогут предупредить вас о наличии аллергенов в вашем теле, тем самым поспособствовав приему антигистаминных препаратов. Клетки-убийцы могут заполнить вашу кровь, среагировав на сигнал синего света, явив собой некий аналог эндогенных антибиотиков, контролируемых врачом. Такое использование вполне возможно.

Следующим шагом для команды станет улучшение результатов исследований. Как можно настроить гидрогель, чтобы обеспечить лучшее распространение света? Как можно улучшить или конкретно проконтролировать нахождение геля внутри тела? Может ли излучатель света в одной части тела сообщаться напрямую с приемником в любой другой части, без необходимости взаимодействовать с поверхностью? Такие вопросы в области биосетей становятся все более актуальными.

Кроме всего вышеописанного, гидрогель на основе графена может лечь в основу робототехники будущего.

Гидрогелевые имплантаты могут стать оптоволокном вашего тела

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

1 комментарий

  1. maxxxis

    Исследования показали, что у мышей не возникло проблем с распознаванием имплантатов, сделанных из этого гибкого, нетоксичного вещества.

    Более того, если бы редакция копнула чуть глубже, то узнала что гидрогель стопицот лет применяют в глазном протезировании у человека

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.