Управлять нейронами мозга научили без операций и вживлённых электродов — такой подход предложили российские учёные. Они разработали наночастицы, которые под действием слабого магнитного поля способны влиять на работу нервных клеток. Исследование провели специалисты Томского политеха вместе с коллегами из Сколтеха, ТГУ, Института катализа СО РАН и других научных центров.
Обычно для нейромодуляции используют металлические электроды, которые имплантируют в ткани. Это требует хирургического вмешательства и связано с рисками — инфицированием, травмами и отторжением имплантатов.
Российские учёные предложили другое решение. Они создали биосовместимые магнитоэлектрические наночастицы размером менее 30 нанометров — это в сотни раз меньше клеток крови. Частицы получены с помощью микроволнового гидротермального синтеза.
Внутри — суперпарамагнитное ядро из феррита марганца, снаружи — оболочка из титаната бария без свинца. Такая структура позволяет преобразовывать магнитное поле в электрический сигнал — именно его и воспринимают нейроны.
В ходе экспериментов учёные меняли параметры синтеза — температуру, концентрацию щёлочи и длительность реакции. Лучший результат показали частицы, полученные при температуре 185°C.
Они в три раза усиливают приток ионов кальция в нейроны — это ключевой механизм работы нервной системы — и активируют на 20% больше клеток по сравнению с аналогами.
Тесты показали, что при концентрации до 30 мкг/мл, достаточной для терапии, наночастицы не токсичны для клеток.
Технологию можно адаптировать под разные задачи — от лечения боли и восстановления после инсульта до терапии депрессии, болезни Паркинсона и Альцгеймера. В ближайшее время команда планирует перейти к исследованиям на животных.
