Для изучения травм спинного мозга необходим материал, который может передавать чёткие сигналы, но при этом оставаться гибким, когда пациенты двигаются. Исследователи из Университета Бингемтона считают, что нашли решение, которое будет сочетать в себе лучшее из обоих требований.

В недавно опубликованной статье в Nature Communications, Университет Бингемтона, доцент Университета штата Нью-Йорк Сыюань Рао и её команда создали гидрогелевый электрод, который включает проводящие углеродные нанотрубки для мониторинга нервной активности. При интеграции в биоэлектронные устройства гидрогель позволяет регистрировать электрические сигналы от нейронов спинного мозга и мышц ног у мышей.

«Если в мягкой ткани есть жесткий материал, особенно во время движения, это может нанести большой ущерб», — сказал Рао, преподаватель кафедры биомедицинской инженерии колледжа инженерии и прикладных наук Томаса Дж. Уотсона. «Наша технология решает эту фундаментальную проблему , поэтому мы можем улавливать активность одной клетки из спинного мозга и поддерживать функциональность устройства в течение длительного времени».

Гидрогели, используемые в исследовании, изготовлены из синтетического пластикового полимера, который нетоксичен, показывает хорошую биосовместимость и обладает высокой поглощающей способностью. Рао ранее исследовал подобные гидрогели для подавления боли с помощью светопропускания.

«Можно представить это как губку, содержащую много воды и проводящего материала, представляющего собой наноуглеродные трубки, невидимые невооруженным глазом , потому что они очень малы», — сказал Хуан. «Эти проводящие наноматериалы заполняют свободное пространство в трёхмерной сети».

Хотя её предыдущая работа была сосредоточена на изучении мозга, Рао надеется, что она и её команда смогут использовать свои идеи в области инженерии мягких материалов, чтобы ответить на вопросы о системе спинного мозга.

«Мы усиливаем наши возможности по охвату нескольких областей нервной системы», — сказала она. «В конечном итоге мы надеемся получить эффективный инструмент для исследования различных частей тела и причинно-следственной связи между центральной нервной системой и периферической нервной системой».

Хуан, который возглавил эту работу в рамках своего докторского исследования в Лаборатории нейробиологических интерфейсов Рао, считает, что он вырос как лидер, руководя работой студентов и магистрантов.

«Это как будто мы в машине», — сказал он. «Я на водительском сиденье, а все студенты магистратуры — мои пассажиры, но они не просто сидят в машине. Они также вносят свой вклад, как будто кто-то из них следит за картой, чтобы подсказать мне направление, или я подсказываю им направление. Вот как мы работаем».

Следующая задача — исследовать подавление боли и восстановление двигательных функций в области спинного мозга.

«Мы хотим специально изучить двигательные нейроны вентрального рога, которые контролируют произвольные движения», — сказал Рао. «Мы будем опираться на наши прошлые исследования, чтобы использовать свет для подавления боли, а затем использовать этот новый проводящий материал для улавливания электрофизиологических сигналов».

Бессменный главный редактор, в незапамятные времена работал в издании РБК