Разработан биоразлагаемый нейроимплант для лечения пациентов с раком головного мозга

Новый тип биоразлагаемых ультразвуковых имплантатов на основе пьезоэлектрических нановолокон может улучшить результаты лечения пациентов с раком мозга.

Исследователи под руководством Тхань Нгуена с кафедры машиностроения Университета Коннектикута изготовили устройства из кристаллов глицина - аминокислоты, которая содержится в организме человека.

Это нетоксичное и биоразлагаемое вещество, обладающее высокими пьезоэлектрическими свойствами, благодаря которому создан ультразвуковой преобразователь высокой мощности для лечения опухолей мозга.

Данное заболевание очень трудно поддается лечению, так как проникновение в мозг препаратов во время химиотерапии блокируется гематоэнцефалическим барьером. Это препятствие - плотное соединение клеток, которые выстилают стенки кровеносных сосудов и не пропускают частицы и крупные молекулы в мозг, предотвращая его повреждение.

Чтобы химиотерапевтические препараты могли попасть в ткани мозга, нужно на время изменить форму клеток барьера. Для этого можно применить ультразвук.

Новое устройство, разработанное учеными, будет вживляться во время операции по удалению опухоли в глубокие ткани мозга. Нейроимплант будет производить под небольшим напряжением мощные акустические волны для устранения барьера, в то время, как ультразвук будет регулярно включаться по мере необходимости для проведения химиотерапии.

После лечения имплантат не требует удаления - он биологически разлагается.

В исследовании было выявлено, что сочетание нейроимпланта с химиотерапевтическим препаратом паклитаксел увеличивает продолжительность жизни мышей с глиобластомами сравнительно с грызунами, получавшими препараты без ультразвукового воздействия.

Также обнаружена одна большая проблема при создании и установке имплантируемого ультразвукового устройства - чрезвычайно сложно обрабатывать очень хрупкие и хорошо растворимые в воде кристаллы глицина.

Чтобы облегчить процесс, ученые раздробили кристаллы на наночастицы и заключили их в матрицу из биоразлагаемого, гибкого полимера поликапролактона. Из него были созданы нановолокна методом подачи струей полимерного раствора и растягивания его под высоким напряжением.

После этого нановолокна преобразовали в пьезоэлектрические пленки, заключили их в биоразлагаемый полимер, который можно настраивать на разную скорость разрушения, меняя его состав и толщину.

Устройства может работать от нескольких дней до нескольких месяцев, что дает возможность применять его в различных сферах. К примеру, для усиления эффекта лекарств от болезней Альцгеймера и Паркинсона, модулирования сигналов нейронов, мониторинга давления в мозге после черепно-мозговых травм.