Механічний спосіб стимулювання нейронів Магнітні нанодиски можуть активуватися зовнішнім магнітом
Магнітні нанодиски можуть активуватися зовнішнім магнітним полем, забезпечуючи інструмент дослідження для вивчення нервових реакцій
Окрім реагування на електричні та хімічні подразники, багато нервові клітини організму також можуть реагувати на механічні ефекти, такі як тиск або вібрація. Але дослідникам було важче вивчити ці відповіді, оскільки не було легко контрольованого методу індукування такої механічної стимуляції клітин. Зараз дослідники з Массачусетського технологічного інституту та інших країн знайшли новий спосіб зробити саме це.
Висновок може запропонувати крок до нових видів терапевтичного лікування, подібного до електричної нейростимуляції, яка застосовувалася для лікування хвороби Паркінсона та інших станів. На відміну від тих систем, які потребують зовнішнього дротового з'єднання, нова система буде повністю безконтактною після первинного впорскування частинок і може бути відновлена за бажанням через зовнішнє магнітне поле.
Про знахідку повідомляється в журналі ACS Nano у статті колишнього доктора медицини Массачусетського технологічного інституту Даніели Грегурець, Олександра Сенка, доктора філософії '19, доцента Поліни Анікеєвої та дев'яти інших в Массачусетському технологічному інституті, в Бостонській лікарні Бригама та жінок та в Іспанії.
Новий метод відкриває новий шлях для стимуляції нервових клітин в організмі, який до цього часу майже повністю покладався або на хімічні шляхи, за допомогою використання фармацевтичних препаратів, або на електричні шляхи, які потребують інвазивних проводів для подачі напруги в організм . Ця механічна стимуляція, яка активує абсолютно різні сигнальні шляхи в самих нейронах, може забезпечити значну область досліджень, вважають дослідники.
"Цікавим у нервовій системі є те, що нейрони насправді можуть виявляти сили", - каже Сенко. "Ось як працює ваше відчуття дотику, а також слух і рівновага". Команда націлена на певну групу нейронів у структурі, відомій як ганглій спинного кореня, який утворює інтерфейс між центральною та периферичною нервовою системами, оскільки ці клітини особливо чутливі до механічних сил.
Застосування цієї методики може бути подібним до тих, що розробляються у галузі біоелектронних ліків, каже Сенко, але для цього потрібні електроди, які зазвичай набагато більші та жорсткіші, ніж нейрони, що стимулюються, обмежуючи їх точність і інколи пошкоджуючи клітини.
Ключем до нового процесу була розробка мізерних дисків з незвичними магнітними властивостями, які можуть спричинити їх тремтіння під впливом певного виду змінного магнітного поля. Незважаючи на те, що самі частинки мають розмір всього близько 100 нанометрів, приблизно соту частину від розміру нейронів, які вони намагаються стимулювати, їх можна створювати та вводити у великих кількостях, так що в сукупності їх вплив буде досить сильним, щоб активувати тиск клітини рецептори. "Ми створили наночастинки, які насправді виробляють сили, які клітини можуть виявляти і реагувати на них", - говорить Сенко.