Учёные, работающие над усовершенствованием технологии интерфейса «мозг-компьютер» (ИМК), позволяющей людям управлять устройствами силой мысли, обнаружили способ повысить эффективность электродов, имплантированных в мозг. Они добились этого за счёт целенаправленной доставки противовоспалительных препаратов.
Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв в сотрудничестве с Haima Therapeutics использовали новые наночастицы, вдохновлённые тромбоцитами, чтобы доставить противовоспалительный препарат непосредственно к месту имплантации электродов ИМК. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, препарат удвоил эффективность электродов.
«Когда мы имплантируем устройства в мозг, это нарушает гематоэнцефалический барьер, и мы знаем, что тромбоциты будут стремиться запечатать брешь», — сказал инженер-нейробиолог Эндрю Шоффстолл, выдающийся доцент кафедры биомедицинской инженерии в Инженерной школе Кейс и Медицинской школе Университета Кейс Вестерн Резерв. «Мы использовали эти наночастицы, которые действуют как тромбоциты, в качестве троянского коня для нацеливания на место установки устройства».
ИМК позволяет людям с травмой спинного мозга или протезами конечностей управлять конечностью или управлять внешним устройством, просто думая об этом, с помощью электродов в мозге, которые регистрируют активность нейронов. Однако препятствием для развития технологии является воспаление, которое по сути засоряет электроды и со временем приводит к их выходу из строя.
«Мозг распознаёт имплантат как чужеродный объект — как занозу — и реагирует воспалением, пытаясь изолировать и нейтрализовать его», — сказал Шоффстолл.
Команда протестировала целенаправленный подход, используя имплантированные микроэлектроды для регистрации активности мозга. Наночастицы, загруженные лекарством, улучшили работу электродов, в то время как системное введение того же препарата фактически ухудшило ситуацию.
Шоффстолл, который также является главным исследователем в Центре передовых платформенных технологий (APT) в системе здравоохранения VA в северо-восточном Огайо, сказал, что планирует продвигать исследования, связанные с ИМК, в направлении их практического применения, начиная с исследований безопасности.
Прорыв основан на технологии наночастиц, вдохновлённых тромбоцитами, которую разработал Анирбан Сен Гупта, профессор биомедицинской инженерии имени Уоллеса Р. Персона. Эта технология была запатентована и лицензирована Haima Therapeutics, биотехнологической стартап-компанией, которую он соосновал вместе с выпускницей CWRU и главным операционным директором Христиной Паловски.
«Основная задача тромбоцитов — образовывать сгусток и останавливать кровотечение, поэтому они естественным образом накапливаются в месте травмы», — сказал Сен Гупта, который также является исследователем в Центре APT, а также членом Комплексного онкологического центра Кейс.
Потенциальные клинические применения продукта компании, SynthoPlate, включают уменьшение угрожающего жизни кровотечения и целенаправленную доставку лекарств. Для этого исследования Haima изготовила наночастицы с синтетическими тромбоцитами, загруженными лекарством.
«Поскольку сама частица является платформой, вы можете загрузить в неё любой препарат, если выберете заболевание или патологию, при которых тромбоциты могут накапливаться», — сказал Сен Гупта. «На самом деле, у этой технологии есть потенциал для лечения любого заболевания, связанного с сосудистыми повреждениями и воспалением, от инсульта и сердечного приступа до аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит, или инфекционных заболеваний, таких как сепсис».
Haima Therapeutics надеется начать клинические испытания на людях с использованием наночастиц, вдохновлённых тромбоцитами, в 2027 году.