Учёные Томского политехнического университета создали наночастицы, которые позволяют стимулировать работу нейронов головного мозга без хирургического вмешательства. Как сообщили в пресс-службе вуза, достаточно слабого магнитного поля – и частицы начинают передавать клеткам электрические сигналы.
Современная медицина для воздействия на нервные клетки часто использует вживляемые электроды. Но у этого метода есть минусы: риск инфекций, травмирование тканей и отторжение имплантатов организмом. Томские материаловеды предложили безопасную альтернативу – биосовместимые магнитоэлектрические наночастицы. Они в сотни раз меньше клеток крови и умеют превращать магнитное поле в локализованные электрические импульсы, которые «понимают» нейроны.
Разработкой занималась научная коллаборация под руководством ТПУ. Учёные создали частицы размером менее 30 нанометров. У каждой есть суперпарамагнитное ядро из феррита марганца и бессвинцовая оболочка из титаната бария. Отсутствие свинца и кобальта снижает риски токсического эффекта.
Чтобы добиться максимального эффекта, исследователи меняли три параметра синтеза: температуру, концентрацию щёлочи и длительность реакции. Лучший результат показали частицы, полученные при 185 градусах. В их оболочке появились особые аморфные зоны, которые дали рекордный магнитоэлектрический отклик.
Руководитель исследования, доцент ТПУ Роман Чернозем объясняет: благодаря особой технологии синтеза учёные научились точно настраивать свойства оболочки. Это позволило усилить способность частиц превращать магнитное воздействие в электрический сигнал, который распознаёт нервная клетка.
Тесты подтвердили эффективность. При воздействии слабого магнитного поля лучшие образцы в три раза увеличили приток ионов кальция к нейронам. Кальций – один из ключевых элементов в работе нервной системы, он отвечает за память и связь между клетками. Кроме того, новые частицы активировали на 20% больше нервных клеток по сравнению с аналогами.
Директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Сурменев отметил, что тесты подтвердили полную безопасность наночастиц для клеток при концентрациях до 30 микрограммов на миллилитр. Этого объёма достаточно для эффективной терапии. По его словам, новую технологию можно легко адаптировать под конкретную задачу: от лечения боли до восстановления после инсульта.
В будущем такие частицы могут стать основой для терапии депрессии, лечения болезни Паркинсона и Альцгеймера, а также восстановления нервных волокон. В скором времени учёные приступят к испытаниям на животных.
Фото: ТПУ
