Исследователи создали частицы со структурой «ядро – оболочка», где внутри находится магнитный материал, а снаружи – пьезоэлектрическая (поляризующаяся при механическом воздействии) оболочка. При воздействии переменного магнитного поля ядро начинает совершать микроскопические механические колебания, которые передаются оболочке. Пьезоэлектрический слой преобразует эту энергию в электрическое поле, способное активировать близлежащие нейроны.
«Наши коллеги из Томского политехнического университета синтезировали частицы с core-shell структурой: внутри плотное магнитное ядро, а снаружи — равномерная пьезоэлектрическая оболочка. У других исследователей оболочка часто распределяется по ядру отдельными пятнами, в нашем случае тонкая оболочка покрывает ядро со всех сторон, поэтому частица работает одинаково эффективно вне зависимости от того, как она ориентирована. Это также повышает эффективность передачи механических колебаний от ядра к оболочке. Одним из важнейших преимуществ является то, что оболочка тонкая, что требует меньше механических усилий для ее активации», — пояснил старший научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН Александр Ромащенко изданию «Наука в Сибири».
Магнитоэлектрические частицы, создавая электричесто, активируют нейроны. Этот позволяет бесконтактно стимулировать клетки и ускорить восстановление нервной ткани. В перспективе этот метод может повысить эффективность терапии неврологических заболеваний, болезней мозга (эпилепсия, болезни Паркинсона и Альцгеймера), нейротравм и психических расстройств.
Магнитное поле легко проходит через ткани и не вредит им. В отличие от ультразвука, который с расстоянием теряет силу и может перегревать ткани, а также делать их более проницаемыми, оно не вызывает таких побочных эффектов. Поэтому этот способ считается безопасным и щадящим для воздействия на клетки внутри организма.
Эксперименты на культурах нейронов, срезах гиппокампа и мышах подтвердили работоспособность технологии. Ученые также выяснили, что стимуляция обонятельных нейронов носовой полости такими наночастицами позволяет управлять доставкой веществ непосредственно в мозг.
В настоящее время команда работает над повышением биосовместимости частиц, подбирая новые стабилизаторы для их поверхности, а также совершенствует методы химического синтеза и доставки препарата к нужным участкам нервной системы.
