Прорывные биоматериалы для здоровья и природы
Ведущие исследователи Фуданьского университета под руководством профессора Мин Вана сделали шаг вперед в направлении создания абсолютно новых решений в биомедицине и экологических технологиях. Китайская команда разработала уникальное сочетание материалов, способных коренным образом изменить свойства имплантируемой электроники и расширить возможности работы с живыми тканями человека. Главная цель — минимизация реакции отторжения организмом и повышение стабильности передачи сигналов устройства при длительной работе внутри организма.
В результате многолетних экспериментов и научного поиска был получен инновационный материал, сочетающий в себе несколько ключевых компонентов. Основу конструкции составляет мягкий эластомер, который по своим механическим свойствам максимально приближен к нервным тканям мозга. Он снижает механическое раздражение и обеспечивает идеальную адаптацию к биологическим структурам.
Важнейшей составляющей стало введение высокотехнологичного гидрогеля, обладающего способностью к самовосстановлению и проводимости. Он не только гармонично интегрируется в биосреду, но и поддерживает эффективную передачу электро-сигналов, не теряя своих свойств даже при существенных деформациях или растяжениях. Для устранения воспалительных реакций наружная часть материала покрыта особым композитом – MXene-фиброином шелка, который активно противодействует любым биологическим отрицательным процессам.
Долговечность и эффективность: данные экспериментов
Новаторская разработка была протестирована в условиях, максимально приближенных к реальным, — на лабораторных грызунах. Результаты превзошли все ожидания: новый материал позволил фиксировать нейронные сигналы с рекордным уровнем точности и стабильности. Соотношение сигнал/шум достигло 37 дБ, что вдвое превосходит показатели платиновых электродов, применяемых в медицинской практике на сегодняшний день. В тканях формируется защитная фиброзная капсула в три раза тоньше, чем при использовании традиционных аналогов, что значительно снижает риск формирования воспаления или рубцевания.
Проводящий гидрогель сохранил исключительную электропроводимость в 1,2 См/см даже при полном двукратном растяжении. После 10 тысяч механических циклов сопротивление устройства увеличилось всего на 8,7%. По сравнению с кремниевыми матрицами, которые широко используются в электронной медицине, новая система на 40% лучше фильтрует шумы, вызванные движением, обеспечивая чистоту сигнала и достоверность мониторинга работы нервной системы.
Гибкость и биосовместимость благодаря 3D-технологиям
Важное преимущество — возможность создавать уникальные проводящие сети посредством 3D-печати. Такие структуры адаптируются к сложной кривизне мозговых и прочих тканей вплоть до минимального радиуса изгиба в 200 микрон. Это особенно ценно при адресной и точной имплантации электроники, существенно увеличивает срок службы устройства и безопасность для пациента. При этом за 28 дней использования в естественной биосреде наблюдается снижение проводимости всего на 23%, что открывает простор для дальнейших доработок и оптимизации материала.
По словам профессора Мин Вана, совмещение последних достижений в области химии и биосовместимых технологий позволяет создавать инновационные решения для диагностики, терапии и постоянного мониторинга работы органов и тканей. Итоги работы команды Фуданьского университета находят широкое отражение в передовых исследованиях по всему миру и уже зарекомендовали себя как надежная основа для новых биомедицинских девайсов.
Будущее нейроинтерфейсов и новых медицинских стандартов
Использование материала на базе MXene-фиброина шелка и многофункционального гидрогеля открывает окно в эру высокоточных и долговечных нейроинтерфейсов. Новое поколение имплантируемых электронных систем способно точно и безопасно взаимодействовать с клетками организма, исключая негативные реакции и обеспечивая стабильные данные в течение длительных периодов. Это предоставляет уникальные возможности для пересмотра стандартов лечения неврологических, ортопедических и других заболеваний.
Создание аналогичных гибридных биоматериалов уже сейчас оказывает значительное влияние не только на медицину, но и на экологические технологии, позволяя разрабатывать безопасные многофункциональные датчики и устройства. Инновации, родившиеся в лабораториях Фуданьского университета, становятся маяком для новых поколений исследователей и способствуют развитию здорового, технологичного и открытого будущего для всего человечества.
