Крошечный датчик можно ввести через череп с помощью иглы, чтобы контролировать состояние мозга, прежде чем он растворится в течение нескольких недель. Эти датчики были протестированы на животных и однажды смогут позволить минимально инвазивным человеческим имплантатам отслеживать черепно-мозговые травмы или неврологические состояния, такие как эпилепсия.
Датчик представляет собой кубик мягкого гидрогеля шириной 2 миллиметра, примерно с рисовое зернышко. Цзяньфэн Занг из Университета науки и технологий Хуачжун в Китае и его коллеги создали точно распределенные столбцы воздуха по всему гидрогелю, чтобы создать структурированный «метагель» сенсор. Когда к датчику прикладывается внешний источник ультразвуковых волн, каналы направляют отражение ультразвука. Форма датчика слегка деформируется в ответ на изменяющиеся условия в мозге, такие как давление или температура, что можно увидеть в отраженном ультразвуке.
«Никаких проводов или электроники не требуется», — говорит Занг. «Это похоже на то, как будто метагель действует как крошечное акустическое зеркало, которое меняет свое отражение в зависимости от окружающей среды».
Занг и его коллеги показали, что метагелевые сенсоры могут измерять давление, температуру, уровень pH и скорость кровотока в близлежащих кровеносных сосудах при введении в мозг крыс и свиней. Они получили результаты, сравнимые с результатами проводных датчиков, которые традиционно используются для мониторинга здоровья мозга. Их эксперименты также показали, что метагель распадается на относительно безвредные компоненты, такие как вода и углекислый газ, в течение четырех-пяти недель.
По словам Занга, у крыс, использованных в эксперименте, после имплантации и деградации сенсора наблюдалось очень незначительное отечность ткани мозга или накопление иммунных клеток. Но долгосрочные испытания на более крупных животных по-прежнему необходимы, чтобы показать, что метагели работают надежно и безопасно до начала клинических испытаний на людях, говорит он.
