Шведские ученые смогли вырастить мягкие органические токопроводящие электроды непосредственно в живых организмах (рыбки данио, пиявки), а также в говядине, свинине, курином мясе и тофу.
Новость не «свежая», но интересная, важная, органические электроды открывают широкий горизонт для формирования целых направлений имплантируемой электроники. На данный момент большая часть имплантируемых электродов изготавливаются из золота. Чистое золото инертно, не окисляется в организме, не образует комплексов белок-металл (protein-Me), способных вызвать запуск аутоиммунных реакций. Однако, даже при наличии всех перечисленных положительных качеств в месте контакта золотого электрода и живой ткани со временем развивается рубцовая ткань, которая приводит к нарушению функционирования и затруднению токопроводящей функции электрода. Золотые электроды не гибкие, все таки это металл, возникают проблемы с использованием электродов в динамичных тканях. Для бесшовной интеграции электродов и биологических тканей электроды должны быть достаточно мягкими для взаимодействия с живой тканью, но при этом достаточно твердыми для введения в организм.
Немного предыстории, Алан Хигер, Алан Мак-Диармид и Хидеки Сиракава в 2000 году за открытие электропроводных свойств полимеров получили нобелевскую премию, в ряде случаев электропроводность полимеров может достигать электропроводности металлов. Электропроводность биополимеров, плотность, эластичность, достигаются, а при необходимости меняются за счет реакций окисления или восстановления. Шведские нейробиологи из Университета Линчепинга Ксенофон Стракосас (Xenofon Strakosas) и Магнус Берггрен (Magnus Berggren) создали гель на основе органического вещества — тиофена. Они представили сложную систему предшественников, включающую оксидазу для получения пероксида водорода in situ, пероксидазу для катализа окислительной полимеризации, водорастворимый конъюгированный мономер тиофен, полиэлектролит с противоионами для ковалентного сшивания и поверхностно-активное вещество для стабилизации. С помощью этого коктейля авторы смогли индуцировать полимеризацию и последующее гелеобразование в различных тканевых средах.
Гель вводился в говядину, свинину, куриное мясо и тофу, отрабатывался процесс введения и дальнейше полимеризации биополимера.
В качестве первого экспериментального организма были взяты пиявки. Биополимер вводился так, чтобы он плотно обволакивал нервное волокно, далее подавался электрический ток, это приводило к сокращению мышечных волокон в 50-60% случаев. Параметры проводимости оказались сопоставимы стандартным электродам из золота.
Далее гель вводился в плавники альбиносов Данио-рерио жидкий гель. В течение нескольких минут наблюдалась полимеризация — появление синих полос в прозрачных плавниках рыбок.
На серии фотографий можно наблюдать процесс полимеризации биополимера в плавниках рыбы.
Далее гель вводился в головной мозг девяти Данио-рерио. После введения биополимера в мозг рыб отпускали на трое суток отпустили в аквариум. За время наблюдения рыбки чувствовали себя отлично, гель не был токсичен для мозга и может быть использован для дальнейшего использования в живых организма и при проведении продолжительных измерений в качестве электродов.
Требуются дальнейшие исследования и эксперименты, но полученный результат обнадеживает.