VIDEO A fost inventat un microcip injectabil care poate trata boli neurologice fără operație. Cum funcționează

După șase ani de muncă în care a rafinat și combinat mai multe tehnologii avansate, o echipă de cercetători de la MIT  a creat o platformă revoluționară pentru tratarea unei game vaste de boli neurologice și afecțiuni mintale. 

Invenția denumită Circulatronics nu numai că s-ar putea dovedi mai eficientă decât metodele tradiționale, dar și ar putea elimina necesitatea unor proceduri complexe care implică riscuri majore.

A fost inventat un microcip injectabil care poate trata boli neurologice fără operație

Ideea Circulatronics este de a utiliza o fuziune între electronică și transport biologic pentru a implanta autonom cipul bioelectronic în organism, evitându-se astfel complet necesitatea intervenției chirurgicale pentru a permite forme moderne de tratament.

Tehnologia se concentrează pe utilizarea stimulării electrice direcționate către creier pentru diverse afecțiuni.

În ultimii ani, această abordare a fost aplicată în tratarea depresiei, bolii Alzheimer, sclerozei multiple și tumorilor cerebrale, informează Newatlas.com.

Citește și: Misterul bolii Alzheimer. De ce pacienții nu îi mai recunosc pe cei dragi? Sunt 55.000.000 de bolnavi

Cum funcționează Circulatronics

În mod normal, pacienții trebuie supuși unei intervenții chirurgicale invazive pentru a le introduce electrozi în creier, o procedură care introduce riscul de infecție și posibile leziuni ale țesutului cerebral.

Aceste intervenții chirurgicale sunt, de asemenea, costisitoare și greu accesibile pentru majoritatea celor 3 miliarde de persoane cu tulburări neurologice din întreaga lume.

Tehnologia integrată Circulatronics elimină complet acest lucru. În schimb, implică dispozitive electronice wireless (SWED) de dimensiuni subcelulare care pot fi livrate creierului printr-o injecție în braț.

Odată ce aceste mici cipuri au fost injectate, acestea se pot implanta autonom în regiunile țintă din creier și se pot autoalimenta în timp ce livrează stimulare electrică zonelor afectate.

Tehnologia Circulatronics a fost descrisă într-un articol apărut în Nature Biotechnology, de autoarea principală, Deblina Sarkar, care conduce Laboratorul Nano-Cibernetic Biotrek de la MIT și a colaborat la această lucrare cu alți cercetători de la MIT, Wellesley College și Universitatea Harvard.

Citește și: Tratamentul controversat Kisunla împotriva Alzheimer, aprobat în UE. Poate fi mortal

Puteți urmări explicațiile acesteia în videoclipul alăturat.

Există două aspecte fascinante ale acestei tehnologii: SWED-urile în sine și modul în care acestea ajung la creier.

În primul rând, componentele electronice centrale sunt cu adevărat mici, măsurând aproximativ o miliardime din lungimea unui bob de orez.

Sunt fabricate din straturi de polimeri semiconductori organici intercalate între straturi metalice pentru a forma cipuri minuscule și sunt suficient de compacte pentru a încăpea pe o celulă sanguină circulantă.

SWED-urile sunt concepute pentru a colecta energie fără fir folosind principiul fotovoltaic, adică transformând lumina în electricitate. Aceasta înseamnă că pot fi alimentate prin aplicarea de lumină din exteriorul corpului, cum ar fi un laser cu infraroșu apropiat care poate trece prin craniu.

Citește și: Studiu: Riscul de demență, redus semnificativ de o activitate sportiv-recreativă banală

Aceste dispozitive permit stimularea extrem de concentrată a zonelor profunde ale creierului cu o precizie remarcabilă. Chiar și la această scară miniaturală, dispozitivele pot genera nanowați de putere pentru a electrocuta creierul cu mici șocuri de electricitate.

Pentru a ghida aceste SWED-uri către creier, acestea sunt fuzionate cu celule imune vii numite monocite pentru a crea un hibrid celulă-electronică. Aceste celule sunt capabile să traverseze în siguranță bariera hematoencefalică și caută și călătoresc în mod natural către regiunile inflamate din organism.

Inflamația este o țintă terapeutică cunoscută pentru multe boli neurologice, astfel încât acești hibrizi își găsesc drumul către acele zone ale creierului și se autoimplantează acolo.

Odată ce hibridul este implantat la locul țintă, SWED poate fi activat fără fir prin emiterea unui laser din exteriorul corpului. Aceasta declanșează stimularea electrică necesară pentru ajustarea specifică a activității neuronilor într-o zonă foarte mică și țintă a creierului (ceea ce se numește neuromodulație focală).

Această tehnologie a fost testată în două faze folosind șoareci pentru a se asigura că conceptul - utilizarea celulelor pentru a introduce și a executa implanturi cerebrale fără intervenție chirurgicală - este sigur și eficient.

Pentru a demonstra că acest sistem de administrare autoghidat funcționează, cercetătorii au creat mai întâi o mică zonă inflamată într-o regiune profundă a creierului șoarecilor. Acest lucru a fost făcut pentru a simula o zonă bolnavă pe care celulele ar căuta-o în mod natural (cum ar fi inflamația cauzată de Alzheimer sau de un accident vascular cerebral).

Hibrizii au fost injectați direct în fluxul sanguin al șoarecilor.

După 72 de ore de așteptare pentru a permite celulelor să se deplaseze și să se autoimplanteze, echipa a descoperit că un număr mare de dispozitive electronice experimentale au aterizat cu succes chiar în locația țintă.

Apoi, șoarecii cu hibrizi implantați cu succes au fost supuși unei stimulări optice wireless folosind un laser în infraroșu apropiat.

Cercetătorii au căutat c-Fos, o proteină care servește drept marker pentru celulele cerebrale nou active, pentru a vedea dacă stimularea a funcționat. Au descoperit că șoarecii cu hibrizi implantați au prezentat un număr mare de celule cerebrale c-Fos-pozitive activate. Nu numai atât, activarea a fost extrem de concentrată, la doar 30 µm de regiunea inflamată.

Acest lucru ar putea face ca tratamentele de ultimă generație să fie disponibile pentru mult mai mulți oameni în anii următori și ar putea face mai fezabilă extinderea accesului în regiunile în care chirurgia cerebrală este greu de obținut.

Circulatronics, dezvoltat în continuare pentru a trata cancerul cerebral, boala Alzheimer, durerea cronică și alte afecțiuni

Sarkar și echipa sa dezvoltă în continuare Circulatronics pentru a trata cancerul cerebral, boala Alzheimer, durerea cronică și alte afecțiuni.

De asemenea, explorează modalități de a adăuga mai multe circuite nanoelectronice în dispozitivele lor de detectare a celulelor neurale (SWED) pentru a permite detectarea și chiar crearea de neuroni electronici sintetici.

Am putea vedea, de asemenea, că această tehnologie merge dincolo de tratarea afecțiunilor neurologice.

„Această tehnologie nu se limitează doar la creier, ci ar putea fi extinsă și la alte părți ale corpului în viitor”, a remarcat Sarkar. Poate fi direcționată către alte organe și chiar poate ajuta la implementarea unor dispozitive precum stimulatoarele cardiace wireless.