Исследователи успешно продемонстрировали, как электронное устройство, внедренное непосредственно в мозг, может обнаруживать, останавливать и даже предотвращать эпилептические припадки.

Исследователи из Университета Кембриджа, Национальной академии наук США и INSERM во Франции, имплантировали устройство в мозг мышей, и когда были обнаружены первые сигналы захвата, был доставлен собственный мозговой химикат, который остановил захват от прогрессируют.Результаты, опубликованные в журнале Science Advances , также могут быть применены к другим состояниям, включая опухоли головного мозга и болезнь Паркинсона.

Работа представляет собой еще один шаг вперед в развитии мягкой гибкой электроники, которая хорошо взаимодействует с человеческой тканью. «Эти тонкие органические пленки наносят минимальный урон в мозге, и их электрические свойства хорошо подходят для этих типов применений», - сказал профессор Джордж Маллиарас, профессор технологии принца Филиппа в инженерном факультете Кембриджа, который возглавил исследование.

Хотя существует множество различных видов приступов, у большинства пациентов с эпилепсией, нейроны в мозге начинают стрелять и сигнализируют соседним нейронам, чтобы стрелять также, в эффект снежного кома, который может повлиять на сознание или моторный контроль.Эпилепсия чаще всего лечится антиэпилептическими препаратами, но эти препараты часто имеют серьезные побочные эффекты, и они не предотвращают припадки у трех из 10 пациентов.

В текущей работе исследователи использовали нейротрансмиттер, который действует как «тормоз» у источника захвата, по существу сигнализируя нейронам прекратить стрельбу и прекратить захват. Препарат доставляется в пораженный участок мозга с помощью нейронного зонда, включающего крошечный ионный насос и электроды для мониторинга нейронной активности.

Когда нейронный сигнал захвата обнаруживается электродами, ионный насос активируется, создавая электрическое поле, которое перемещает лекарство через ионообменную мембрану и выходит из устройства, процесс, известный как электрофорез. Количество лекарственного средства можно контролировать, настраивая силу электрического поля.

«В дополнение к тому, чтобы быть в состоянии точно контролировать, когда и сколько лекарств доставлено, особенность такого подхода заключается в том, что лекарства выходят из устройства без каких-либо растворителей», - сказал ведущий автор доктор Кристофер Проктор, докторант-исследователь в Инженерное дело. «Это предотвращает повреждение окружающей ткани и позволяет препаратам взаимодействовать с клетками непосредственно снаружи устройства».

Исследователи обнаружили, что судороги могут быть предотвращены с относительно небольшими дозами лекарственного средства, составляющими менее 1% от общего количества лекарственного средства, загруженного в устройство. Это означает, что устройство должно работать в течение длительного времени без необходимости его повторного наполнения. Они также обнаружили доказательства того, что доставленный препарат, который на самом деле является нейротрансмиттером, который является родным для организма, был воспринят естественными процессами в мозге в течение нескольких минут, которые, по мнению исследователей, должны помочь уменьшить побочные эффекты от лечения.

Хотя ранние результаты являются многообещающими, потенциальное лечение не будет доступно для людей в течение нескольких лет. Далее исследователи планируют изучить долгосрочные эффекты устройства у мышей.

Malliaras создает новый объект в Кембридже, который сможет прототипировать эти специализированные устройства, которые могут использоваться для ряда условий. Несмотря на то, что устройство было протестировано на животной модели эпилепсии, та же технология потенциально может быть использована для других неврологических состояний, включая лечение опухолей головного мозга и болезни Паркинсона.

Исследование финансировалось Европейским союзом.