Как управлять органами
Как управлять органами
01.03.2021 2196
Российские учёные разработали прототип электронного устройства для управления искусственными органами с помощью нервных импульсов человека. Оно состоит из небольших резисторов и конденсаторов на основе жидкого металла и гидрогеля. Консультантом разработки выступил нобелевский лауреат Константин Новосёлов. По мнению учёных, созданную технологию можно применить не только в биомедицине, но и в альтернативной энергетике, в том числе в солнечных панелях, а также в гаджетах.
Среди органов и тканей, которые в настоящее время интенсивно исследуются с целью их биотехнологического воссоздания, можно отметить также костную ткань, сухожилия, кишечник, сердечные клапаны, костный мозг и трахею. Помимо работ по созданию искусственных органов и тканей человеческого организма ученые продолжают разрабатывать и методы вживления в организм больных диабетом людей клеток, продуцирующих инсулин, а людям, страдающим болезнью Паркинсона, - нервных клеток, синтезирующих нейромедиатор дофамин, что позволит избавить пациентов от ежедневных утомительных инъекций.
Коллектив российских учёных Университета ИТМО при консультационной поддержке лауреата Нобелевской премии по физике Константина Новосёлова разработал электронную схему управления имплантами с помощью нервных импульсов человека. Обэтомсообщаетсявиздании The Journal of Physical Chemistry Letters.
По утверждению авторов разработки, их технология упростит создание искусственных органов, управляемых с помощью нервной системы. На базе такой технологии изготовлен первый прототип электронного устройства. Он состоит из небольших резисторов, конденсаторов и мемристоров на основе жидкого металла и гидрогеля. Мемристор — резистор с эффектом памяти, который может в том числе использоваться как синаптический контакт для передачи нервного импульса от человека к протезу.
«Наши внутренние органы управляются электрическими импульсами. Для создания их заменителей необходимы электронные устройства, которые бы считывали эти импульсы. Современная электроника в основном кремниевая — она твёрдая и хрупкая, её нельзя поместить внутрь тела. Нужны материалы, которые по своим электронным характеристикам были бы оптимальны и при этом по механическим свойствам приближались бы к человеческому телу. То есть были бы мягкими и гибкими, а также работали бы в водных растворах», — рассказал главный автор работы, сотрудник НОЦ Инфохимии Университета ИТМО Артемий Иванов.
Вместо кремния исследователи использовали биосовместимый аналог — жидкий сплав галлия и индия. По данным учёных, он не вызывает раздражений в организме человека, не скапливается в почках и печени. В основе системы — две капли сплава и гидрогель, в котором расположены полиэлектролиты (полимеры, которые заряжаются в результате распада в водных растворах).
«У нас есть две капли жидкого металла и между ними тягучая субстанция — гидрогель. Когда протекает ток, на границах между металлом и гелем образуется слой нерастворимых соединений галлия. В зависимости от толщины этого слоя мы можем получать различные электрические компоненты», ― добавляет Иванов. В настоящее время работоспособность схемы проверена в лабораторных условиях.
В ближайших планах Артемия Иванова и коллег — инженерное оформление разработки. Как сообщили учёные в беседе с RT, с добавлением гибких электрических компонентов и нейроморфных систем (нейропроцессоров) устройство станет саморегулирующимся компонентом, пригодным для использования с имплантами.
Протезирование — не единственная область применения новой технологии. Учёные уверены, что похожие схемы могут использоваться не только в биомедицине, но и в различных электронных устройствах с небольшой силой тока. Например, в солнечных панелях и различных гибких гаджетах.
Источник: ( Ссылка ),
