В основе разработки лежит гибридный подход. Исследователи синтезировали уникальные магнитоэлектрические наночастицы со структурой «ядро-оболочка». В центре находится магнитное ядро из феррита марганца, окруженное пьезоэлектрической оболочкой. При воздействии внешнего переменного магнитного поля ядро слегка сжимается (магнитострикция), передавая механическое напряжение на оболочку. Та, в свою очередь, генерирует локальный электрический импульс. Так внешнее поле превращается в точечные биоэлектрические сигналы без единого хирургического провода или имплантации электродов.
Чтобы доставить эти частицы точно в цель и защитить ткани от разрушения, ученые создали специальную матрицу – гидрогель на базе коллагена и гиалуроновой кислоты с добавлением метформина. Этот состав выполняет сразу три функции: гасит острое нейровоспаление, служит механическим каркасом для новых клеток и обеспечивает пролонгированное высвобождение лекарства и наночастиц строго в зоне травмы.
Лабораторные тесты на моделях черепно-мозговых травм показали высокую эффективность комплекса. Без наночастиц магнитное поле само по себе не способно заставить стволовые клетки превращаться в нейроны. Однако разработанный композит успешно стимулирует направленную дифференцировку клеток. У подопытных животных зафиксировано восстановление когнитивных функций – памяти и способности ориентироваться в пространстве.
Проект реализован при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в Journal of Materials Chemistry B. В международной коллаборации приняли участие специалисты ТПУ, Института катализа им. Борескова РАН, Сколтеха, LIFT-центра и Томского государственного университета.
