Разработаны инъекционные биоэлектроды с регулируемым сроком жизни

Имплантируемые биоэлектроды — это электронные устройства для мониторинга или стимуляции биологической активности. Ключевой задачей является выбор материала, сочетающего производительность и биосовместимость. Проводящие гидрогели привлекают внимание благодаря гибкости и совместимости с тканями, но им часто не хватает инъекционности и способности к деградации.

Исследователи из Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) под руководством профессора Jae Young Lee создали на основе графена проводящие гидрогели, обладающие обоими этими свойствами. Работа опубликована в журнале Small.

Новый подход к материалу

Для синтеза инъекционных проводящих гидрогелей (ICH) использовали:

  • F-rGO (тиол-функционализированный оксид графена) — как проводящий компонент.
  • PEG-2Mal и PEG-2Ac (функционализированный полиэтиленгликоль) — в качестве пре-полимеров.

В результате тиол-еновых реакций с PEG-4SH и F-rGO были получены:

  • Стабильные гидрогели (SICH) — на основе PEG-2Mal.
  • Деградируемые гидрогели (DICH) — на основе PEG-2Ac.

Ключевые свойства и испытания

  • Контролируемая деградация in vitro: SICH не разлагался в течение месяца, DICH начал деградировать с третьего дня.
  • Испытания на мышах: При имплантации в кожу DICH исчез через 3 дня, а SICH сохранял форму до 7 дней. Оба материала были биосовместимы.
  • Запись сигналов in vivo: При регистрации электромиографии у крыс оба типа электродов показали более высокое качество сигнала, чем традиционные металлические электроды.
    • SICH позволял вести мониторинг до трех недель.
    • DICH полностью терял сигнал через пять дней.

Перспективы применения

Новые электроды обладают высокой чувствительностью, минимальной инвазивностью и регулируемой деградацией. Это открывает возможности для создания продвинутых биоэлектронных устройств:

  • SICH — для долгосрочного мониторинга.
  • DICH — для временного использования без необходимости хирургического удаления.

Такие технологии могут найти применение в лечении нервно-мышечных заболеваний и неврологических расстройств.