Прорыв в биоинженерии: Корея создала мозговой чип с беспроводной зарядкой

Ведущий учебный и исследовательский университет Южной Кореи "Корейский институт передовых технологий" ("Korea Advanced Institute of Science and Technology", KAIST) создал микроконтроллер мозга с беспроводной зарядкой.

Как сообщается в публикации KAIST, разработка являет собой крохотный мягкий мозговой имплант, который может управляться дистанционно даже при помощи смартфона. Заряжается такой имплант тоже дистанционно.

"Это позволяет проводить длительные манипуляции с нейронными цепями без необходимости периодических хирургических вмешательств по замене батареи имплантата", – сообщили ученые в пресс-релизе к своему изобретению. Разработчики уверяют, что их новая технология может помочь выявить и лечить психические расстройства, а также нейродегенеративные заболевания, такие как зависимость, депрессия и болезнь Паркинсона.

Устройство изготовлено из сверхмягких и биосовместимых полимеров, обеспечивающих "долговременную совместимость" с живыми тканями. Оснащенный светодиодами микрометрового размера (эквивалентными размеру крупинки соли), установленными на ультратонких зондах (толщиной с человеческий волос), он может без проводов управлять целевыми нейронами в глубоких слоях мозга с помощью света.

Во время эксперимента исследователи вкололи мыши кокаин, чтобы заблокировать ее поведение и дать им возможность управлять ею с помощью программы на смартфоне.

Это исследование, проведенное под руководством профессора KAIST Джэ-Вунг Чжона, является качественным "шагом вперед" по сравнению с предыдущим нейронным устройством на имплантате, которое он разработал в 2019 году, благодаря тому, что в этот раз в микроприбор удалось поместить технологию беспроводной зарядки.

"Технологии беспроводных имплантируемых устройств в последнее время стали популярными в качестве альтернативы обычным имплантатам с внешним креплением, поскольку они помогают минимизировать стресс и воспаление у свободно движущихся животных во время исследований мозга, что, в свою очередь, увеличивает срок службы устройств", – сообщается в материале. В настоящее время исследования проводятся на мышах.

Как уточнил профессор: "Это мощное устройство устраняет необходимость в дополнительных болезненных операциях по замене разряженной батареи в имплантате, обеспечивая непрерывную хроническую нейромодуляцию".

Теперь указанная "базовая технология" подзарядки может быть применена к различным типам имплантатов, включая глубинные стимуляторы мозга и кардиостимуляторы, "чтобы уменьшить нагрузку на пациентов при их длительном использовании в организме".

При этом, проникновение индукционного поля сквозь живые ткани является безопасной – организм ее просто не заметит, а переменное магнитное поле в это время может безопасно проникать через ткани и генерировать электричество внутри устройства для зарядки его микроаккумулятора. Первоначально исследование было опубликовано 22 января 2021 года в журнале "Nature Communications", и вызвало большой резонанс в научных кругах.

Напомним недавно группа исследователей из Великобритании, Германии и Японии создала "синтетические молекулы", которые могут восполнять потерю мозговых клеток, причем без наличия в мозге дополнительных имплантов.