Uszkodzone nerwy naprawił magnetyczny materiał. Rewolucja w medycynie regeneracyjnej
Naukowcy, posługując się magnetoelektrycznym materiałem, dokonali zaskakujących obserwacji. Udało im się przeprowadzić proces regeneracji uszkodzonych nerwów kulszowych u szczurów. Prosta procedura polegała na bezbolesnym wstrzyknięciu materiału w określone miejsce, gdzie skutecznie stymulował nerwy do samoregeneracji.
- Uszkodzenia nerwów są trudne do regeneracji.
- Jedną z badanych metod jest wykorzystanie magnetoelektrycznych materiałów.
- Materiały te zamieniają impulsy magnetyczne w sygnały elektryczne, które mogą stymulować wzrost tkanki nerwowej.
- Dotychczas jednak neurony słabo reagowały na kształt i częstotliwość powstających w takich materiałach pól.
- Naukowcy z Rice University opracowali nowy materiał magnetoelektryczny, który rozwiązuje ten problem.
Regeneracja uszkodzonych nerwów stanowi ogromne wyzwanie, jednak badacze z Uniwersytetu Rice znaleźli innowacyjne rozwiązanie, korzystając z materiału, który zamienia impulsy magnetyczne w elektryczne sygnały. To podejście umożliwia stymulację wzrostu tkanki nerwowej poprzez minimalnie inwazyjne procedury.
Dotychczasowe metody miały jednak swoje ograniczenia, ponieważ neurony słabo reagowały na pola magnetyczne generowane przez te materiały. Jednak zespół naukowców z Uniwersytetu Rice udoskonalił tę technologię, prezentując nowy materiał opisany na łamach czasopisma „Nature Materials”.
Eksperyment naukowy
Nowatorski materiał skutecznie eliminuje te problemy, przekształcając impulsy magnetyczne w pole elektryczne z dużo większą efektywnością. W ramach eksperymentu, naukowcom udało się skutecznie naprawić specjalnie uszkodzone nerwy kulszowe u szczurów, stosując minimalnie inwazyjną procedurę wstrzyknięcia materiału.
Celem badania było stworzenie materiału, który mógłby być wstrzykiwany podobnie do pyłu, a jego mikroskopijne cząsteczki mogłyby stymulować mózg lub inne części układu nerwowego. Materiały magnetoelektryczne, reagujące na pola magnetyczne i przekształcające je w sygnały elektryczne, okazały się idealnym rozwiązaniem dla neurostymulacji.
– mówi Joshua Chen, główny autor badania.
Jak działa innowacyjny materiał?
Materiał składa się z trzech warstw, z których dwie pod wpływem pól magnetycznych wibrują, a między nimi znajduje się warstwa o właściwościach piezoelektrycznych.
Drgania powodują, że materiał zmienia swój kształt. Tymczasem materiał piezoelektryczny to coś, co, przy zmianie kształtu, wytwarza elektryczność. Dlatego, gdy oba te elementy są połączone, pole magnetyczne przykładane z zewnątrz ciała przekształca się w pole elektryczne.
– tłumaczy Gauri Bhave, współautorka wynalazku.
Jednak to nie wszystko, ponieważ sygnały elektryczne były zbyt szybkie i jednostajne, aby skutecznie oddziaływać na komórki nerwowe. Profesor Robinson wyjaśnia, że konieczne było zastosowanie nieliniowej reakcji między polem elektrycznym a magnetycznym. Badacze skorzystali z platyny, tlenku cynku oraz tlenku hafnu, pokonując jednocześnie wyzwanie związane z uzyskaniem bardzo cienkiej warstwy o grubości 200 nm.
Osiągnięty sukces otwiera drzwi dla rewolucyjnych zastosowań nie tylko w neurologii, ale również w innych dziedzinach. Nowy metamateriał, opracowany w sposób racjonalny, może znaleźć zastosowanie w dziedzinie neurotechnologii, a zastosowana metoda zaawansowanego projektowania materiałów może być adaptowana do innych obszarów, takich jak budowa czujników czy układów pamięci w elektronice.
– twierdzi Chen.
Podsumowanie:
Nowy materiał magnetoelektryczny to przełom w dziedzinie regeneracji uszkodzonych nerwów. Materiał ten może umożliwić skuteczną i minimalnie inwazyjną terapię wielu schorzeń układu nerwowego. Materiał składa się z trzech warstw: dwóch wibrujących pod wpływem pól magnetycznych i jednej o właściwościach piezoelektrycznych. Osiągnięty sukces może mieć również zastosowanie w innych dziedzinach, takich jak neurotechnologia, elektronika czy budowa czujników.
Źródło: Niezalezna.pl, PAP, nature.com
