Лаборатория профессора Божи Тиана уже много лет исследует, как объединить жесткую, металлическую и громоздкую электронику с мягкой и гибкой природой человеческого тела. В новом исследовании они представили прототип "живой биоэлектроники" — комбинацию живых клеток, геля и электроники, интегрируемую с живой тканью.
Эти пластыри состоят из сенсоров, бактериальных клеток и геля из крахмала и желатина. Испытания на мышах показали, что устройства могут непрерывно отслеживать и улучшать симптомы, подобные псориазу, не вызывая раздражения кожи. Исследователи надеются, что эти принципы можно будет применять и для других частей тела, например, при кардиологической или нервной стимуляции. Исследование опубликовано в журнале Science.
Интеграция электроники с человеческим телом всегда была сложной задачей. Хотя такие устройства, как кардиостимуляторы, значительно улучшили жизнь многим людям, они остаются громоздкими и жесткими, что может вызывать раздражение.
Лаборатория Тиана изучает взаимодействие живых клеток и тканей с синтетическими материалами. Их предыдущие работы включали разработку крошечного кардиостимулятора из легких и гибких материалов для костных имплантатов. В новом исследовании они добавили живые клетки к биоэлектронике. Группа заинтересовалась целебными свойствами бактерий, таких как S. epidermidis, которые естественно живут на коже и уменьшают воспаление.
Новое устройство состоит из трех компонентов. Основу составляет тонкая гибкая электронная схема с датчиками, покрытая ультрамягким гелем из крахмала тапиоки и желатина, имитирующим структуру ткани. В гель внедрены бактерии S. epidermidis. Когда устройство размещают на коже, бактерии выделяют вещества, уменьшающие воспаление, а датчики контролируют такие показатели, как температура и влажность кожи. В тестах на мышах с кожными заболеваниями, похожими на псориаз, наблюдалось значительное улучшение симптомов.
Начальные испытания длились неделю, но исследователи надеются, что платформу ABLE (активная биоинтегрированная живая электроника) можно будет использовать в течение полугода и более. Устройство можно лиофилизировать для удобства хранения и легко регидратировать при необходимости.
Помимо лечения псориаза, ученые видят применение пластырей для ускорения заживления ран у пациентов с диабетом. Они также надеются применить этот подход к другим типам тканей и клеток.
