Коллектив ученых из российских научных центров, включая ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» и Томский политехнический университет представили технологию лечения заболеваний мозга с помощью магнитоэлектрических наночастиц.
Разработка в перспективе может быть применена при терапии эпилепсии, болезней Паркинсона и Альцгеймера.
Разработанные частицы имеют структуру «ядро-оболочка». Внутреннее ядро обладает магнитными свойствами, а внешняя оболочка выполнена из пьезоэлектрического материала — вещества, которое генерирует электрический заряд при механической деформации. При воздействии переменного магнитного поля магнитное ядро слегка меняет свои размеры (эффект магнитострикции), создавая микроколебания. Они передаются на пьезоэлектрическую оболочку, которая, в свою очередь, генерирует локальное электрическое поле, способное активировать находящиеся рядом нейроны.
Преимущество такого подхода — использование магнитного поля, которое свободно проходит через биологические ткани, не повреждая их и не вызывая перегрева, в отличие от ультразвука. Это делает метод потенциально более безопасным для внутриорганизменного применения.
Ученым удалось продемонстрировать, что с помощью наночастиц можно управлять транспортом веществ из носовой полости в мозг, стимулируя обонятельные нейроны.
Авторы отмечают, что в первых тестах частицы демонстрировали неполную биосовместимость, поэтому в настоящее время ведется работа по подбору оптимального стабилизирующего покрытия. Это вещество предотвращает слипание частиц, но не должно мешать электрической стимуляции и захвату частиц клетками.
Ближайшие планы исследовательской группы включают три направления: улучшение магнитоэлектрических свойств частиц через химический синтез, повышение их биосовместимости и разработку более точных методов доставки к отдельным клеткам или их группам. На данном этапе приоритетом является доказательство принципиальной возможности управления нейрональной активностью, тогда как создание полностью безопасных для организма частиц — задача последующих этапов работы.