Ученые успешно внедрили графеновые электроды в нейроны головного мозга - «Наука и технологии»

Ученые-нейробиологи уже достаточно давно ищут новые способы внедрения электродов различных типов, которые эффективно взаимодействуют с нейронами головного мозга человека. Эти электроды позволят считывать из мозга информацию и искусственно стимулировать клетки нервных тканей, что может стать одним из методов лечения некоторых неврологических заболеваний, таких, как болезнь Паркинсона. И в прошлом месяце группе исследователей из Италии и Великобритании удалось продемонстрировать как графен, один из самых удивительных материалов на свете, может взаимодействовать с нейронами.

Следует отметить, что это далеко не первая попытка исследователей использования графена для создания интерфейсов между мозгом и электроникой. Однако, во всех предыдущих попытках графеновые электроды могли обеспечить лишь сигнал с низким уровнем и низким значением соотношения сигнал/шум. Но усилия ученых из университета Триеста, Италия, и Кембриджского университета, Великобритания, увенчались успехом благодаря тому, что они использовали электроды из необработанного графена.

"Мы впервые осуществили подключение графеновых электродов непосредственно к нейронам" - рассказывает профессор Лаура Баллерини (Laura Ballerini) из университета Триеста в Италии, - "При помощи этих электродов нам удалось получить электрические сигналы от нейронов, которые являются отражением деятельности мозга. Кроме этого мы проверили, что наличие электродов никак не сказалось на функционировании этих нейронов".

До начала экспериментов с графеновыми электродами (graphene-based substrates, GBS) ученые внедряли микроэлектроды, изготовленные из вольфрама или кремния. Использование матриц таких электродов было успешным на протяжении некоторого времени, но затем, из-за реакции тела человека на травму, вокруг этих электродов формировались более плотные защитные ткани, которые служили помехой для получения качественных сигналов. Кроме этого, из-за высокой твердости и хрупкости материалов, матрицы электродов через некоторое время выходили из строя вследствие механических повреждений.

Однако, чистый графен обладает гибкостью, прочностью и он абсолютно безопасен для живого организма. Эксперименты ученых, проведенные на нервных клетках, взятых из мозга подопытного животного, показали, что графен очень хорошо взаимодействует с нервными тканями и обеспечивает съем высококачественных сигналов без каких-либо отрицательных побочных эффектов.

"В настоящее время мы только внедряемся в пограничную область, где сходятся графеновые нанотехнологии и биомедицина" - рассказывает профессор Маурицио Прато (Maurizio Prato), - "А дальнейшее развитие высокоэффективных биомедицинских устройств на основе графена потребует дополнительных исследований взаимодействия графеновых нано- и микропокрытий с сигнальным механизмом клеток нервных тканей. И наша работа является первым шагом в этом направлении".

И в заключение следует отметить, что данные работы проводились в рамках и под финансированием проекта Graphene Flagship, европейской инициативы, целью которой является соединение областей теории и практики для уменьшения времени, требующегося всяким "графеновым технологиям" на путь от лабораторий до конечного потребителя.