Injekce místo operace: Nové nanočipy z MIT slibují léčbu mozku bez jediného řezu
Revoluční injekčně aplikovatelné nanočipy z MIT dokážou samy doplout až do mozku a přesně stimulovat nemocné neurony. Technologie by v budoucnu mohla nahradit invazivní operace.
Tým vědců a biomedicínských inženýrů Massachusettského technologického institutu (MIT) posledních několik let pracoval na revoluční technologii, která by mohla ušetřit pacienty s neurologickými a duševními chorobami značného množství operací a s nimi spojených rizik.
Nová technologie, která se nazývá cirkulatronika, je založená na spojení elektroniky a biologického transportu krevním oběhem. Díky cirkulatronice je možné nechat čipy, aby se samy implantovaly v těle pacienta, bez jakéhokoliv chirurgického zásahu, jen pomocí injekce. Technologii cirkulatroniky nedávno uveřejnil vědecký časopis Nature Biotechnology.
Nanočipy v injekcích
Cirkulatronika navazuje na léčebné postupy s cílenou elektrickou stimulací mozku. V posledních letech se takový přístup uplatňuje například u léčby deprese, Alzheimerovy choroby, roztroušené sklerózy nebo u mozkových nádorů. Doposud ale tento postup vyžadoval invazní a nákladnou chirurgii, především kvůli implantaci elektrod do mozku. Podobnými obtížemi přitom dnes podle odhadů trpí okolo tří miliard lidí na celém světě.
Deblina Sarkarová, která na institutu MIT vede laboratoř Nano-Cybernetic Biotrek Lab, a její kolegové využívají v cirkulatronice nepatrná bezdrátová elektronická zařízení subbuněčné velikosti (SWED). Po vpíchnutí injekcí do paže se zařízení SWED samovolně implantují do cílových oblastí v mozku.
Zařízení SWED jsou menší než krvinky. Tvoří je vrstvy organického polymerového polovodiče, vložené mezi vrstvy kovu. I přes svou miniaturní velikost v sobě ukrývají vlastní „motor“: umí získávat energii ze světla, podobně jako solární panel. Stačí jen nasvítit lebku blízkým infračerveným laserem, který proniká do tkání, a čipy uvnitř mozku se probudí a začnou dodávat ultrajemné pulzy elektřiny přesně tam, kde je to potřeba. Vědci uvádějí, že stimulace je extrémně přesná – v řádu desítek mikrometrů. To je zhruba velikost několika neuronů.
Krvinky jako dostavník
Aby se SWED dostaly na místo určení v mozku, tvůrci je spojili s monocyty (bílými krvinkami) a vytvořili tím buněčno-eletronické hybridy, které se svými silami dopraví k zánětu v mozku. Výhodou monocytů je, že dokážou bezpečně projít hematoencefalickou bariérou, která normálně mozku brání vniknout cizím látkám a přirozeně vyhledávají místa zánětu. Výsledkem je hybrid živé buňky a nanočipu, který se po injekci sám dopraví k problémovému místu v mozku a sám se tam uchytí.
Testy na myších ukázaly funkčnost dvou klíčových částí: dopravy na místo určení a stimulace. Vědci vytvořili pokusným myším hluboko v mozku malý zánětlivý cíl a do krevního oběhu jim vstříkli monocyty SWED. Po 72 hodinách se velká část nanočipů přesně trefila do cílové oblasti.
Pomocí infračerveného laseru následně vědci čipy aktivovali. V okolí čipů se masivně objevily buňky s proteinem c-Fos – typickým znakem toho, že byly právě aktivovány. Stimulace byla navíc extrémně lokalizovaná v okruhu jen 30 µm kolem cílového místa.
Cirkulatronika vědcům a lékařům otevírá dveře k úplně nové generaci léčby Alzheimerovy a Parkinsonovy choroby, mozkových nádorů, chronické bolesti nebo cílené léčbě zánětů. Podle Debliny Sarkarové by se podobné nanočipy časem mohly naučit nejen stimulovat, ale také snímat dění v těle nebo fungovat jako syntetické elektronické neurony.
Startup Cahira Technologies chce technologii dostat do klinických testů během tří let. Pokud vše půjde hladce, mohla by se tento druh léčby dostat k pacientům v horizontu několika let až desetiletí.
