Для контроля над устройством, предназначенным для регулирования биохимических процессов в организме, используется смартфон.
Ученые из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе впервые разработали метод регулирования активности генов посредством воздействия электрического тока. Эта технология открывает возможности для создания биомедицинских имплантов с возможностью удаленного управления их работой. Результаты исследования представлены в научной статье опубликована в журнале Science.
Чтобы внедрить предложенную методику, авторы разработали имплант, сопоставимый по размеру с монетой. Он включает в себя печатную плату управления и капсулу с человеческими клетками, объединенными миниатюрным электрическим кабелем. Активация устройства происходит посредством радиосигнала, после чего плата управления начинает генерировать электрический ток, необходимый для стимуляции клеток.
Электрические импульсы активируют калиевые и кальциевые каналы, расположенные в мембранах клеток. Активация этих каналов инициирует биохимическую цепь реакций, контролирующую экспрессию гена, кодирующего синтез инсулина – гормона, обеспечивающего метаболизм глюкозы в организме. Синтезированный инсулин запасается в везикулах, которые затем сливаются с мембраной, высвобождая гормон из клетки.
Данный имплант может оказаться полезным для людей, страдающих диабетом. При употреблении пищи и повышении уровня сахара в крови, человек с этим устройством, имплантированным под кожу, может активировать его – например, с помощью мобильного приложения. После этого клетки начнут выделять необходимое количество инсулина для поддержания нормального уровня сахара в крови пациента. Кроме того, устройство способно самостоятельно измерять биохимические параметры и запускаться в автоматическом режиме.
Работа, проведенная швейцарскими учеными, стала новаторским исследованием, продемонстрировавшим возможность управления работой генов посредством электрических сигналов. Разработчики проверили свою технологию на мышах и намереваются в дальнейшем провести испытания импланта на людях. Тем не менее, перед этим необходимо создать оптимальный метод замены клеток в импланте, поскольку эта процедура требуется каждые три недели).
Эти устройства способны существенно продвинуть развитие концепции «интернета тела» — обширной системы медицинских приборов и сенсоров. «Такое решение предоставило бы возможность для полной интеграции людей в цифровое пространство», — отмечает ведущий автор исследования Мартин Фуссенеггер.
Ранее ученые из США испытали на мышах имплант с комбинацией лекарств против ВИЧ, а медики из Института нейробиологии Университета Западной Вирджинии попробовали лечить имплантацией электродов в мозг опийную наркоманию.