Magyar és amerikai kutatók új típusú mikroimplantátumokat fejlesztettek ki, melyek segíthetnek az idegrendszerhez kapcsolódó protézisek kialakításában. Az eszközök mechanikai tulajdonságai a testhőmérséklet környezetében hangolhatók, mérsékelve a beágyazódás során fellépő rezgések okozta immunválaszt. A mikromegmunkálás és az élő szervezetben végzett mérések az MTA két kutatóközpontjában zajlottak.
A központi és perifériás idegrendszer aktivitásának vizsgálatára és befolyásolására számos implantátum létezik. Ezek környezetében – a beültetést követően – olyan szöveti mikromozgások lépnek fel, melyek gyulladásos reakciót okozhatnak. Ez hosszú távon csökkenti az eszköz funkcióinak stabilitását, illetve a monitorozott élettani jelek minőségét is.
A kapcsolódó fejlesztések egy új irányába kapcsolódott be a PPKE ITK Implantálható Mikrorendszerek Kutatócsoport, mely alakmemóriával rendelkező polimerek felhasználásával igyekszik csökkenteni az idegszövet és az implantátum határfelületén fellépő mechanikai feszültséget. A Dallasi Egyetem Advanced Polymer Research Laboratóriumának kutatói egy olyan hőre lágyuló anyagot szintetizáltak, melynek üvegesedési hőmérséklete, és ezáltal rugalmassági modulusza is az élettanilag releváns hőmérséklettartományban hangolható. Így lehetőség nyílik az idegszöveti mátrixéhoz hasonló rugalmasságú állapotot is létrehozni, mellyel mérsékelhető a mechanikai hatások miatt fellépő immunreakció.
a) Többcsatornás, használatra kész tűelektród. b) Az imlantátum rugalmassági moduluszának dinamikus változása a hőmérséklet növelésével, vizes közegben. c) A tűelektród hegyének és egy mérőpontjának pásztázó elektronmikroszkópos képe. d) A tűelektród által elvezetett egyedi sejt akciós potenciálja rágcsáló hippokampuszából – forrás: Fekete Zoltán
A hazai és tengerentúli kutatók közös technológiafejlesztése nyomán született ebből az anyagból az első olyan mikroméretű elektrofiziológiai mérőeszköz, mellyel mélyebb szöveti rétegekből is képesek egyedi idegsejtek aktivitását rögzíteni. A több innovatív mikro- és nanotechnológiai megoldást is tartalmazó, hajszálvékonyságú implantátum előállításáról és teszteredményeiről a Nature Scientific Reports folyóiratban jelent meg közleményük.
A mikromegmunkálási műveleteket magyar részről az MTA EK MFA Mikrorendszerek Laboratóriumában történtek, míg az élő szervezetben végzett mérések az MTA TTK KPI Összehasonlító Pszichofiziológiai Csoportjának közreműködésével zajlottak.
Fekete Zoltán, és a NAP 2.0 támogatásával működő PPKE ITK Implantálható Mikrorendszerek Kutatócsoport profiloldala ide kattintva érhető el.
A kutatók az anyagszerkezet tulajdonságait dinamikus mechanikai analízissel és elektrokémiai módszerekkel végzett élettartam-vizsgálattal is megerősítették. A kutatásvezető, Fekete Zoltán szerint eredményük jelentőségét növeli, hogy ez az első tanulmány, mely egy alakmemóriával rendelkező polimerre ún. rétegépítési (planár) technológiával felépített tűelektród mélyagyi alkalmazhatóságát bizonyítja. A jövőben ezen újszerű polimerek a jelenlegi neuromodulációs eszközök, protézisek alkotórészeivé válhatnak, növelve ezáltal a terápiás célú implantátumok hatékonyságát is.
A nemzetközi együttműködésben zajló projektmunkát a Nemzeti Agykutatási Program és Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal alapkutatási pályázata (K 120143) támogatta.
A címlapkép forrása: Fekete Zoltán.
