Ученые из Пенсильванского университета создали инновационные мягкие биоэлектроды, адаптированные непосредственно под уникальную структуру мозга пациента. Согласно выводам исследователей, в отличие от традиционных жестких датчиков стандартной формы, напечатанные на 3D-принтере электроды идеально прилегают к поверхности мозга, что открывает совершенно новые возможности для мониторинга и лечения нейродегенеративных заболеваний.
Согласно работе, опубликованной в журнале Advanced Materials, поверхность человеческого мозга состоит из извилин и борозд, расположение которых индивидуально для каждого человека. Существующие нейроинтерфейсы не учитывают эти различия, из-за чего стандартные электроды не могут установить полноценный контакт с мозгом и иногда даже повреждают мягкие ткани.
Для решения этой проблемы ученые на основе МРТ-сканирования 21 пациента создали детальные 3D-модели мозга и изготовили индивидуальные биоэлектроды для каждого из них. Электроды в основном состоят из богатого водой гидрогеля, что придает им гибкость.
Особый интерес представляет сотовая (ячеистая) структура электродов. Благодаря такому дизайну устройство намного мягче и легче, но при этом сохраняет механическую прочность и высокую чувствительность передачи сигналов. Кроме того, использование 3D-печати сводит к минимуму время и затраты на производство.
Лабораторные тесты подтвердили, что инновационные электроды устанавливают почти идеальную связь с сигналами мозга. Важно и то, что, несмотря на плотный контакт, они не препятствуют циркуляции жидкости вокруг мозга, что является одним из главных недостатков традиционных сенсоров.
28-дневное наблюдение на животных показало, что организм не проявил иммунной реакции на гидрогель, а чувствительность электродов не снизилась. В будущем авторы проекта планируют использовать эту технологию не только для мониторинга, но и для клинического лечения конкретных неврологических заболеваний.
