Новини науки

Нанопристрій стане в пригоді не тільки в медицині. За словами авторів, технології, що стоять за ним, знайдуть собі застосування у сфері розробки датчиків і навіть запам'ятовуючих пристроїв.

Схоже, що вчені зробили черговий захоплюючий прорив у сфері відновлення нервових закінчень. Дослідники з Університету Райса створили неймовірно маленький матеріал, здатний не тільки стимулювати активність нервів, а й з'єднувати їх. Це відкриття може призвести до створення крихітних частинок, які можна буде вводити в організм, що, можливо, замінить більші медичні пристрої.

Для досягнення своєї мети вчені використовували унікальний підхід, який на подив чимось нагадує сендвіч. Вони взяли два шари металевої речовини, відомої як метглас, і помістили між ними спеціальний шар, званий титанатом цирконію свинцю. Цей середній шар є так званим п'єзоелектричним матеріалом, тобто він виробляє електрику під час натискання або здавлювання. З іншого боку, метглас змінює свою форму під впливом магнітного поля. При застосуванні магнітних імпульсів метглас змінює свою форму, змушуючи п'єзоелектричний шар виробляти електричний сигнал. Таке поєднання властивостей називається магнітоелектричним.

Керівник дослідницької групи Джошуа Чен порівняв мету дослідження зі створенням настільки мініатюрного матеріалу, що його потрапляння всередину тіла могло б стимулювати роботу мозку або нервів. Цей матеріал зможе вловлювати магнітні поля тіла і перетворювати їх на електричні сигнали — так само, як це робить наша нервова система.

Якщо ви думаєте: "А хіба раніше вчені не розглядали можливість використання магнітоелектриків для нервів?", то ви маєте рацію. Ви матимете рацію. У 2021 році навіть було проведено дослідження, в якому вивчали питання про те, як магнітоелектричні пристрої можуть передавати сигнали бездротовим зв'язком, потенційно замінюючи пошкоджені нервові клітини. Однак перешкодою стало те, що сигнали, які посилають ці матеріали, зазвичай занадто швидкі, щоб наші нерви могли їх зрозуміти.

Команда Райса знайшла дотепне рішення. Вони додали в магнітоелектричну плівку додаткові шари, зокрема такі речовини, як платиновий оксид гафнію та оксид цинку. Навіть із цими добавками плівка залишалася вражаюче тонкою — близько 200 нанометрів. Для порівняння: це набагато тонше, ніж пасмо людської волосини, ширина якої становить близько 90 000 нанометрів.

Справжнім випробуванням стало вивчення властивостей цього матеріалу на живих організмах. Тому його спочатку випробували на щурах. Результати вразили авторів, оскільки матеріал зміг активувати нерви щурів і навіть відновити пошкоджений сідничний нерв. Крім того, він працював приблизно в 120 разів швидше, ніж інші аналогічні матеріали.

Ба більше, його застосування не обмежується тільки лікуванням нервових захворювань. Чен вважає, що цей матеріал може допомогти усунути розриви в пошкоджених нервах, відновлюючи швидке проходження електричних сигналів. Також, принципи, використані при створенні цього матеріалу, можуть бути корисними і в інших галузях, наприклад, під час розроблення сучасних датчиків і запам'ятовуючих пристроїв для електроніки.

Хоча цей винахід і технології, що стоять за ним, і схожі на футуристичний фільм, це дослідження дає надію на більш ефективні методи лікування в неврології і не тільки.