Британські інженери презентували прототип біогібридного імплантату, який складається із мікроелектродів, покритих вирощеними зі стовбурових клітин м'язовими клітинами. Завдяки цьому у дослідах на пацюках із травмою передньої кінцівки вдалося досягти кращої інтеграції між нервами та електронним пристроєм, покращивши якість їх взаємодії. Розробка, яка допоможе створювати функціональніші нейропротези, описана в журналі Science Advances.
М'язові клітини на електронному імплантаті. Amy E. Rochford et al. / Science Advances, 2023
Навіщо клітини електронним імплантатам?
Нейропротези, або електронні імплантати, та клітинна терапія мають потенціал відновити втрачену через травму рухливість кінцівок. Вони працюють завдяки тому, що обходять пошкоджену ділянку та посилають електричні сигнали до вцілілих нервів, або ж сприяють відновленню пошкоджених нервових клітин через їх імплантацію в місце пошкодження.
Але обидва підходи мають обмеження. У випадку з нейропротезами, імплантати не можуть ефективно працювати, якщо електроди не мають контакту зі здоровими функціональними клітинами, наприклад, через утворення з часом рубцевої тканини навколо чужорідної електроніки. А у випадку з клітинною терапією відновити нейрони буває важко у вже зрілій нервовій системі дорослої людини. Тому науковці Кембридзького університету вирішили поєднати два підходи до регенерації, дещо модифікувавши їх, і створили біогібридний пристрій, який поєднує живі клітини та електронний імплантат.
Що вийшло з комбінації?
Метою було зблизити електрично активні клітини з електродами. Цього досягли завдяки стовбуровим клітинам на поверхні електродів, які перетворили у м'язові клітини. Останні у такому разі виконують роль посередника між електронним пристроєм та збереженими нервами.
Електронний імплантат з людськими клітинами вживили у передню кінцівку пацюків, яким пошкодили ліктьовий і серединний нерви. Пристрій розмістили таким чином, щоб людські клітини на ньому контактували зі збереженими нервами. Імплантовані клітини успішно вижили протягом чотирьох тижнів періоду регенерації та сформували міжклітинні зв'язки з нейронами пацюків, що вказує на успішну інервацію пристрою. При цьому вчені не відмітили ознак утворення рубців навколо електродів, як у контрольних тварин з електродами без клітин. Важливо, що збережені нерви приймали сигнали від електродів та інтегрувалися з імплантатом, демонструючи нормальну фізіологію, тоді як в аналогічних імплантатах без клітин спостерігали обмежене відновлення функціональності нервів.
Науковці сподіваються, що їхня розробка допоможе створювати нові нейропротези для заміни ампутованих кінцівок або відновлення втраченої рухливості, які забезпечуватимуть якіснішу взаємодію електроніки й нервової системи.