«Нейронная пыль» поможет следить за состоянием человека и лечить заболевания
Фото: Ryan Neely/UC BerkeleyИнженеры из Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) создали первые в мире беспроводные микродатчики, которые можно имплантировать внутрь мышечной ткани и нервных волокон. Возможно, в будущем это приведет к тому, что устройства, подобные фитнес-браслетам, смогут мониторить состояние мышц, нервов и целых органов изнутри в режиме реального времени. Кроме того, «нейронную пыль» можно использовать для стимуляции нервов и мышц, что делает возможным создание «электропрепаратов», которые будут лечить, например, эпилепсию, или активировать иммунную систему для борьбы с воспалением.
«Нейронная пыль» состоит из небольших элементов, которые исследователям удалось уменьшить до куба со стороной в 1 мм — примерно с большую песчинку. Каждый из элементов содержит пьезоэлектрический кристалл, который под воздействием ультразвука генерирует ток, питающий транзистор. Последний, в свою очередь, тесно контактирует с нервами или мышечными волокнами. Научная группа использовала именно ультразвук, так как он может проникать везде, по всему телу, в отличие от радиоволн.
Один из двух руководителей исследования, Мишель Махарбиц (Michel Maharbiz), рассказал, что раньше у ученых не было возможности вести измерения внутри тела, так как не было достаточно маленьких для этого датчиков. Теперь, по его словам, возможно поместить устройство куда угодно — в мышцы, в желудочно-кишечный тракт, в нервы — и считывать данные. Датчики первого поколения коллеги профессора Махарбица покрыли эпоксидкой, их размер по наибольшему измерению достигал 3 мм. В будущем инженеры планируют использовать для «нейронной пыли» биосовместимые материалы, которые позволят пациентам не вспоминать о датчиках внутри себя по 10 лет и более.
Сейчас устройство пока еще слишком большое, чтобы можно было имплантировать его в мозг, однако после клинических испытаний, по словам исследователей, «нейронная пыль» сможет заменить использующиеся сейчас электроды. Следующая цель научной группы — уменьшить датчики до 50 микрон. Тогда их можно будет имплантировать непосредственно в мозг. Еще одно направление работы ученых — это модификация изделий таким образом, чтобы они могли фиксировать не только электрические сигналы, но и уровень гормонов и кислорода.
University of California, Berkeley engineers have built the first dust-sized, wireless sensors that can be implanted in the body, bringing closer the day when a Fitbit-like device could monitor internal nerves, muscles or organs in real time. Because these batteryless sensors could also be used to stimulate nerves and muscles, the technology also opens the door to «electroceuticals» to treat disorders such as epilepsy or to stimulate the immune system or tamp down inflammation.
Фото: Ryan Neely/UC BerkeleyИнженеры из Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) создали первые в мире беспроводные микродатчики, которые можно имплантировать внутрь мышечной ткани и нервных волокон. Возможно, в будущем это приведет к тому, что устройства, подобные фитнес-браслетам, смогут мониторить состояние мышц, нервов и целых органов изнутри в режиме реального времени. Кроме того, «нейронную пыль» можно использовать для стимуляции нервов и мышц, что делает возможным создание «электропрепаратов», которые будут лечить, например, эпилепсию, или активировать иммунную систему для борьбы с воспалением.
«Нейронная пыль» состоит из небольших элементов, которые исследователям удалось уменьшить до куба со стороной в 1 мм — примерно с большую песчинку. Каждый из элементов содержит пьезоэлектрический кристалл, который под воздействием ультразвука генерирует ток, питающий транзистор. Последний, в свою очередь, тесно контактирует с нервами или мышечными волокнами. Научная группа использовала именно ультразвук, так как он может проникать везде, по всему телу, в отличие от радиоволн.
Один из двух руководителей исследования, Мишель Махарбиц (Michel Maharbiz), рассказал, что раньше у ученых не было возможности вести измерения внутри тела, так как не было достаточно маленьких для этого датчиков. Теперь, по его словам, возможно поместить устройство куда угодно — в мышцы, в желудочно-кишечный тракт, в нервы — и считывать данные. Датчики первого поколения коллеги профессора Махарбица покрыли эпоксидкой, их размер по наибольшему измерению достигал 3 мм. В будущем инженеры планируют использовать для «нейронной пыли» биосовместимые материалы, которые позволят пациентам не вспоминать о датчиках внутри себя по 10 лет и более.
Сейчас устройство пока еще слишком большое, чтобы можно было имплантировать его в мозг, однако после клинических испытаний, по словам исследователей, «нейронная пыль» сможет заменить использующиеся сейчас электроды. Следующая цель научной группы — уменьшить датчики до 50 микрон. Тогда их можно будет имплантировать непосредственно в мозг. Еще одно направление работы ученых — это модификация изделий таким образом, чтобы они могли фиксировать не только электрические сигналы, но и уровень гормонов и кислорода.
University of California, Berkeley engineers have built the first dust-sized, wireless sensors that can be implanted in the body, bringing closer the day when a Fitbit-like device could monitor internal nerves, muscles or organs in real time. Because these batteryless sensors could also be used to stimulate nerves and muscles, the technology also opens the door to «electroceuticals» to treat disorders such as epilepsy or to stimulate the immune system or tamp down inflammation.
