تراشه‌های بیوالکترونیکی MIT؛ درمان بیماری‌های عصبی بدون جراحی

پژوهشگران MIT تراشه‌های بیوالکترونیکی میکروسکوپی بی‌سیم طراحی کرده‌اند که با تزریق وارد مغز می‌شوند و امکان درمان بیماری‌های عصبی را بدون جراحی فراهم می‌کنند.

به گزارش تک‌ناک، این تراشه‌ها را می‌توان با تزریق وارد جریان خون کرد، در سراسر بدن حرکت داد و بدون نیاز به جراحی، به‌ طور خودکار در مناطق مشخصی از مغز کاشت. پس از جای‌گیری، این «سیرکولاترانیک‌ها» با انرژی بی‌سیم، نورون‌ها را تحریک می‌کنند و می‌توانند برای درمان بیماری‌هایی مانند آلزایمر، ام‌اس و حتی سرطان مغز به‌کار روند.

این تراشه‌ها در آزمایش‌های حیوانی به‌طور خودران مسیر جریان خون را طی کردند و با دقت میکرومتری به نواحی هدف رسیدند و تحریک‌های محلی ارائه دادند. این رویکرد، خطرات و هزینه‌های بالای جراحی‌های سنتی کاشت مغزی را از میان برمی‌دارد، که گاه به صدها هزار دلار می‌رسند. از آنجایی که این ابزارهای فوق‌ریز قبل از تزریق با سلول‌های زنده ترکیب شده‌اند، توسط سیستم ایمنی پس زده نمی‌شوند و قادر هستند به‌طور طبیعی از سد خونی-مغزی عبور کنند؛ مزیتی کلیدی نسبت به ایمپلنت‌های سنتی که نیاز به دسترسی تهاجمی دارند.

مسافران میکروسکوپی، ظرفیت‌های عظیم

تیم تحقیقاتی برای اثبات کارآمدی این تراشه‌های بیوالکترونیکی به محبث التهاب مغز (عاملی کلیدی در بسیاری از اختلالات عصبی) پرداخت. نتایج نشان داد که دستگاه‌های بیوهیبریدی قادر هستند نورومودولاسیون دقیق را در عمق مغز انجام دهند و هم‌زمان از آسیب دیدن نورون‌های اطراف جلوگیری کنند.

دبلینا سارکار، استاد توسعه حرفه‌ای در آزمایشگاه رسانه‌ای MIT و مرکز مهندسی عصبی-زیستی MIT، که هدایت این مطالعه را بر عهده داشت، توضیح داد: «مینای دندان، ساختاری منحصربه‌فرد دارد که ویژگی‌های شگفت‌انگیزی به آن می‌بخشد و دندان‌ها را در طول عمر در برابر آسیب‌های فیزیکی، شیمیایی و حرارتی محافظت می‌کند.» وی تصریح کرد: «سلول‌های زنده، الکترونیک را ماسکه می‌کنند تا سیستم ایمنی بدن به آنها حمله نکند و این ابزارها بتوانند به‌طور یکپارچه در جریان خون حرکت کنند.»

این تراشه‌های بیوالکترونیکی سیرکولاترانیک تقریبا یک میلیاردیم طول یک دانه برنج هستند و از پلیمرهای آلی نیمه‌هادی ساخته شده‌اند، که میان لایه‌های فلز، ساختاری هترواستراکچر ایجاد می‌کنند. این تراشه‌ها در آزمایشگاه MIT.nano با فرایندهای سازگار با CMOS تولید، از ویفرهای سیلیکونی جدا و با سلول‌های زنده تلفیق شده است. نوآوری محققان در ترکیب دقت نانوالکترونیک با هوشمندی زیستی سلول‌ها نهفته است. در نهایت، این سیستم هیبریدی قادر است به‌طور خودران محل‌های بیماری را شناسایی و درمان کند، بدون آنکه اختلالی در بافت اطراف ایجاد شود.

امید به درمان بیماری‌های عصبی با تراشه‌های بیوالکترونیکی

سارکار توضیح داد: «این دستگاه‌های میکروسکوپی الکترونیکی به‌طور یکپارچه با نورون‌ها ترکیب می‌شوند و هم‌زیستی منحصربه‌فردی با سلول‌های مغزی برقرار می‌کنند. ما به‌ طور متمرکز در تلاش هستیم تا این فناوری را برای درمان بیماری‌های عصبی به‌کار بگیریم، جایی که داروها یا روش‌های درمانی استاندارد ناکام مانده‌اند.»

آزمایشگاه Nano-Cybernetic Biotrek در MIT قصد دارد این نوآوری را ظرف سه سال آینده از طریق استارت‌آپ تازه تاسیس Cahira Technologies به آزمایش‌های بالینی برساند. همچنین تیم پژوهشی در حال طراحی نسل بعدی این ایمپلنت‌ها با حسگرهای داخلی، سیستم‌های بازخورد و حتی نورون‌های مصنوعی الکترونیکی است. در صورت موفقیت، سیرکولاترانیک‌ها قادر خواهند بود درمان بیماری‌هایی که پیش از این غیرقابل درمان بودند، از جمله سرطان مغز و دردهای مزمن را دگرگون کنند و آینده‌ای رقم زنند که در آن الکترونیک و زیست‌شناسی به هماهنگی کامل دست یابند.

این تحقیق در نشریه معتبر Nature Biotechnology به چاپ رسیده است.

نوشته تراشه‌های بیوالکترونیکی MIT؛ درمان بیماری‌های عصبی بدون جراحی اولین بار در Technoc. پدیدار شد.