Периферические нервы восстановятся за несколько недель благодаря новой технологии

Учёные из Сеченовского университета разработали уникальную технологию, которая ускорит восстановление повреждённых периферических нервов. Они создали устройство, которое увеличит скорость роста клеток и ускорит процесс заживления нерва при разрыве более 5 мм. Исследование опубликовано в научном журнале. 

– Если при аварии случаются повреждение тканей и разрыв нервов и расстояние между двумя окончаниями нерва меньше 5 мм, хирург их стягивает и сшивает. Но если разрыв нерва больше 5 мм, то сшивать его нельзя: он порвётся в другом месте, – рассказывает Metro Александр Марков, старший научный сотрудник центра "Цифрового биодизайна и персонализированного здравоохранения", доцент Института бионических технологий и инжиниринга.

Устройство похоже на тонкий полиэтиленовый пакетик, его наматывают вокруг повреждённых нервов. На внутренней стенке "пакетика" расположены ультратонкие органические пиксели-полупроводники. После того как устройство установлено – рану зашивают. 

– Устройство вшивается внутрь организма, прямо вокруг нерва, – продолжает Александр Марков. – Это очень тонкая прозрачная плёнка размером примерно 6x2 мм. Она окружает разорванный нерв и становится для него "строительными лесами". На неё нанесены из органических материалов "круглые пиксели" диаметром 100–200 микрометров. Они похожи на порошочек из катриджей для лазерного принтера. Мы его напыляем на плёнку очень тонким слоем: 30 нанометров – один слой и 30 нанометров – другой слой. Напылить вещество с нанометровой точностью – задача не из простых! После напыления они становятся очень стабильными, в жидкости не растворяются. Эти пиксели и являются полупроводниковыми структурами, которые обеспечивают стимуляцию нервов. 

Какое-то время пациент ходит на процедуры, где врач воздействует красным светом на участки с вшитым внутрь устройством. 

– Под действием импульсов красного света устройство работает по принципу солнечной батареи, активируется жизнедеятельность любой клетки, с которой плёнка непосредственно контактирует, – объясняет Александр. – Если мы установим устройство на поверхность головного мозга и будем светить, то оно также начнёт активировать работу клеток мозга. Обёрнутый плёнкой нерв под воздействием света начинает прорастать быстрее. Обычно полностью рассечённый нерв может восстанавливаться до полугода. Мы предполагаем, что с нашим устройством этот процесс значительно ускорится. Точный срок сможем назвать после тестирования на крысах. Без дополнительного воздействия красного света устройство – обычные строительные леса для заживления повреждённых нервов.

Красный свет проникает через ткани организма. Если вы руку поднимете и посмотрите на солнце, то между пальцами увидите красный свет. Наш организм поглощает весь спектр цветов, кроме красного. Он проходит насквозь, и именно этот принцип помогает активировать рост нервных клеток с помощью наших полупроводников.

Александр Марков, доцент Института бионических технологий и инжиниринга

После того как нерв восстановился, разрезать и доставать устройство не нужно: все материалы биосовместимые и биоразлагаемые. 

– Активное вещество, которое стимулирует нерв, и плёнка, которая является туннелем для роста нерва, полностью биосовместимы и не будут отторгаться организмом. Плёнка разработана из шёлка коконов шелкопряда, – рассказывает Александр Марков. – Из коконов шелкопряда мы делаем прозрачный раствор, из которого и формируется тонкая плёнка. Этот материал разлагается в организме как раз через столько, сколько нам нужно: 1–1,5 года. Далее он выводится из организма без токсичного воздействия. Полупроводники созданы из двух органических красителей, они безвредны и полностью совместимы с организмом. Они растворятся вместе с плёнкой, которая их держит. Красители, из которых сделаны полупроводники, словно красители для пасхальных яиц. Да ещё их мизерное количество: пиксели по 100 микрометров в диаметре. Это размер человеческого волоса в разрезе. Организм может вокруг устройства сформировать небольшой защитный слой из клеток, но это никак на работу прибора и на его растворение не повлияет. 

Как пришла идея устройства

Идея создать подобное устройство возникла у Александра Маркова, когда он работал в Швеции. В их лаборатории нанокристаллов был сотрудник, который занимался химией цвета – изучал составы цветных красителей. Именно тогда у молодых учёных появилась идея соединить принцип работы солнечной батареи с биосовместимыми органическими красителями, которые будут активироваться светом. 

– Исследованием нервов и нейроинтерфейсов я занимаюсь с 2014 года, – делится учёный. – Работал над созданием биосовместимых интерфейсов, занимался тем, чтобы нейроны на различных поверхностях не умирали. Я разрабатывал биосовместимые поверхности – прослойки между материалом и живыми клетками. Любой материал можно обработать так, чтобы организм его не отторгал. При объединении опыта работы с цветными красителями в Швеции и опыта по созданию нейроинтерфейсов – родилась идея данного устройства. 

Следующий этап для учёных – исследования на крысах, потом на кроликах, а уже после этого начнут тестировать устройство на людях. Александр говорит, что в Сеченовском университете хотели бы, чтобы устройство было готово для лечения как можно скорее, но учёные настроены проработать данную технологию досконально.