Ερευνητές του KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ανακάλυψαν ένα ελεγχόμενο από smartphone μαλακό εμφύτευμα εγκεφάλου που μπορεί να επαναφορτίζεται ασύρματα από το εξωτερικό του σώματος.

Αυτό επιτρέπει το «πείραγμα» των νευρωνικών δικτύων χωρίς να απαιτούνται περιοδικές επεμβάσεις για αντικατάσταση της μπαταρίας του εμφυτεύματος, και οι επιστήμονες θεωρούν πως πρόκειται για μια τεχνολογία η οποία θα βοηθήσει στην αποκάλυψη και την αντιμετώπιση ψυχιατρικών διαταραχών και νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η εξάρτηση, η κατάθλιψη και το Πάρκινσον.

Η συσκευή αυτή είναι φτιαγμένη από πολύ μαλακά και «φιλικά» από βιολογικής πλευράς πολυμερή, έτσι ώστε να είναι συμβατή με τον ιστό. Εξοπλισμένη με LED μικρομέτρων (μεγέθους αντίστοιχου αυτού ενός κόκκου αλατιού) σε εξαιρετικά λεπτά καλώδια (πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας) επιτρέπει την ασύρματη επεξεργασία/ μεταχείριση των νευρώνων που στοχεύονται βαθιά μέσα στον εγκέφαλο μέσω χρήσης φωτός.

Της έρευνας ηγήθηκε ο καθηγητής Τζέι-Γουνγκ Τζεόνγκ και θεωρείται πως αποτελεί ένα βήμα προς τα εμπρός σε σχέση με το ασύρματο εμφύτευμα κεφαλής που είχε αναπτύξει το 2019. Η προηγούμενη αυτή έκδοση μπορούσε να χορηγεί επ’ αόριστον φάρμακα και θεραπείες διέγερσης με φως ασύρματα, μέσω χρήσης smartphone.

Για τους σκοπούς της νέας αυτής, αναβαθμισμένης συσκευής, οι ερευνητές έφτιαξαν ένα πλήρως εμφυτεύσιμο, μαλακό οπτοηλεκτρονικό σύστημα που μπορεί να ελέγχεται εξ αποστάσεως και επιλεκτικά μέσω smartphone. Η εν λόγω έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Communications.

Η νέα τεχνολογία ασύρματης φόρτισης συμβάλλει στην επίλυση του ζητήματος των περιορισμών των υπαρχόντων εμφυτευμάτων εγκεφάλου. Οι τεχνολογίες ασύρματων εμφυτευμάτων έχουν γίνει τελευταία δημοφιλείς ως εναλλακτικές στα συμβατικά εμφυτεύματα με καλώδια, καθώς βοηθούν στην ελαχιστοποίηση του στρες και των φλεγμονών σε πειραματόζωα που κινούνται ελεύθερα- κάτι που, με τη σειρά του, αυξάνει τη διάρκεια «ζωής» των συσκευών.

Ωστόσο αυτές οι συσκευές απαιτούν είτε περιοδικές επεμβάσεις για την αντικατάσταση εξαντλημένων μπαταριών ή ειδικά και ογκώδη τεχνολογικά μέσα, κάτι που περιορίζει τις επιλογές, καθώς και την κλίμακα των πειραμάτων σε πειραματόζωα.

«Η ισχυρή αυτή συσκευή εξαφανίζει την ανάγκη για επιπρόσθετες επώδυνες επεμβάσεις για την αντικατάσταση μιας εξαντλημένης μπαταρίας στο εμφύτευμα, επιτρέποντας απρόσκοπτη χρόνια νευροδιαμόρφωση» είπε ο καθηγητής Τζεόνγκ. «Πιστεύουμε ότι η ίδια βασική τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορα είδη εμφυτευμάτων…για τη μείωση της επιβάρυνσης των ασθενών ως προς τη μακροπρόθεσμη χρήση εντός του σώματος».

Για να είναι δυνατή η φόρτιση και ο έλεγχος ασύρματα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μικροσκοπικό κύκλωμα που συνδυάζει έναν ασύρματο συλλέκτη ενέργειας με μια κεραία-πηνίο και ένα τσιπ Bluetooth χαμηλής ενέργειας. Ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο μπορεί να διεισδύει αβλαβώς στον ιστό και να παράγει ενέργεια μέσα στη συσκευή για φόρτιση της μπαταρίας. Μετά το εμφύτευμα Bluetooth παρέχει προγραμματισμένες ακολουθίες φωτός, χρησιμοποιώντας μια εύχρηστη εφαρμογή smartphone για έλεγχο σε πραγματικό χρόνο.