Китайские учёные создали гибкий мозговой имплант с сохранением 94% эффективности спустя 18 месяцев - New-Science.ru

new-science.ru Исследователи из Китая и Японии разработали ультрагибкий имплантируемый интерфейс «мозг–компьютер», который способен сохранять стабильную работу и высокое качество передачи нейронных сигналов на протяжении длительного времени. Согласно результатам исследования, устройство удерживает около 94% эффективности сигнала даже спустя 18 месяцев после имплантации. Основная проблема традиционных интерфейсов «мозг–компьютер» заключается в несоответствии механических свойств: жёсткие металлические электроды плохо сочетаются с мягкой и подвижной тканью мозга. Это приводит к микротравмам, хроническому воспалению и формированию рубцовой ткани, которая ухудшает передачу сигналов и постепенно «глушит» работу импланта. Новое решение основано на полностью органическом сверхгибком материале — проводящем гидрогеле с интерфейсной перколяцией. Ранее гидрогели рассматривались как перспективная основа для биосовместимых имплантов, однако их ограничивали низкая электропроводность и сильное набухание в биологических жидкостях, что разрушало микроструктуру электродных каналов и снижало стабильность регистрации сигналов. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи применили особый технологический подход: гидрогель предварительно закрепили на ультратонкой жёсткой подложке из парилена, стабилизировав его форму, а затем сформировали структуру методом высокоточной фотолитографии в полностью сухом состоянии. Это позволило сохранить микроскопическую геометрию электродной матрицы и обеспечить высокую плотность каналов. В результате была создана 128-канальная электродная матрица толщиной около 9 микрометров, что тоньше человеческого волоса. Благодаря высокой плотности каналов удалось достичь примерно десятикратного увеличения плотности данных по сравнению с предыдущими гидрогелевыми аналогами. Электропроводность материала достигла 2512 Сименс на сантиметр, что позволяет фиксировать крайне слабые нейронные сигналы. Для проверки долговечности имплант протестировали на кроликах. У свободно движущихся животных в течение более чем 550 дней фиксировалась стабильная и чёткая нейронная активность. Даже спустя 18 месяцев соотношение сигнал/шум сохранялось на уровне примерно 94% от первоначального значения. Гистологический анализ показал отсутствие выраженного воспаления и минимальное образование рубцовой ткани вокруг импланта. Дополнительно материал выдержал до 1000 циклов растяжения при деформации до 30%, что соответствует предельным механическим нагрузкам мозговой ткани. При этом изменение электрических характеристик составило менее 4%, что говорит о высокой стабильности системы. Авторы работы отмечают, что подобные органические интерфейсы могут стать основой для нового поколения нейроинтерфейсов, способных работать в организме годами без деградации сигнала и с минимальной биологической реакцией.