ارسال پالس‌های الکتریکی به مغز با استفاده از نانوذرات

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، ارسال تکانه‌های الکتریکی به نواحی مختلف مغز سال‌ها برای کمک به کاهش علائم بیماری پارکینسون و همچنین طیف وسیعی از بیماری‌های دیگر مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، روش فعلی ارسال زاپ شامل کاشت یک دستگاه ضربان ساز مانند در قفسه سینه و سپس عبور دادن سیم ها از طریق سوراخ های جمجمه به نواحی مربوطه مغز است. اما یک روش جدید با استفاده از نانوذرات پیزوالکتریک که از طریق انفجار امواج فراصوت فعال می شوند، به عنوان یک روش بدون سیم برای تحریک مغز امیدوار کننده است.

ذرات پیزوالکتریک هنگامی که در معرض نیروی فیزیکی قرار می گیرند، یک تکانه الکتریکی از خود خارج می کنند. این ذرات برای استفاده در کاربردهای مختلفی مانند برداشت انرژی از حرکت ترافیک در امتداد جاده تا کمک به رشد مجدد غضروف زانو و بهبود لثه‌های آسیب‌دیده در دهان مورد مطالعه قرار گرفته اند.

در یک مطالعه جدید که توسط محققان دانشگاه علم و صنعت پوهانگ جمهوری کره به همراه یکی از همکارانش از موسسه فناوری جورجیا در ایالات متحده انجام شد، ذرات پیزوالکتریک برومید پتاسیم با اکسید نیتریک پوشانده شدند، ماده ای که به آنها اجازه می دهد تا از سد خونی مغزی (BBB) عبور کنند. این سد شبکه‌ای از سلول‌های فشرده در داخل رگ‌های خونی مغز است که از عبور سموم و عوامل بیماری‌زای ناخواسته جلوگیری می‌کند.

این نانوذرات هم در محیط آزمایشگاهی و هم در داخل بدن موش های زنده آزمایش شدند. در هر دو مورد، زمانی که ذرات با پالس های فراصوت برخورد می کردند، اکسید نیتریک را آزاد می کردند که به آنها اجازه عبور از سد خونی مغزی را می داد. آنها همچنین به لطف نیروی موج صوتی، الکتریسیته تولید می کردند که سلول های اطراف آنها را تحریک می کرد و درواقع همان عملکرد سیم های کاشته شده را در دستگاه های تحریک کننده مغز فعلی انجام می داد.  

در موش‌هایی که به بیماری پارکینسون مبتلا بودند، محققان گزارش کردند که «نانوذرات پاسخ‌دهنده به امواج فراصوت بدون ایجاد سمیت آشکار، علائم بیماری را کاهش می‌دهند».

علاوه بر کمک به کنترل علائم اختلالات عصبی مانند پارکینسون و صرع، می‌توان از تحریک عمیق مغز برای کنترل اختلال وسواس فکری نیز استفاده کرد. همچنین این روش به عنوان راهی برای محدود کردن پرخوری، کاهش افسردگی و کمک به حافظه و یادگیری مورد مطالعه قرار گرفته است. در حالی که جراحی کاشت محرک‌های الکتریکی مغز به طور کلی موفقیت‌آمیز است، اما خطرات سلامتی مرتبط با تمام جراحی‌ها از جمله عفونت و خونریزی بیش از حد را به همراه دارد. این بدان معناست که یک روش بدون جراحی برای رساندن پالس‌های الکتریکی به مغز می‌تواند این درمان را با خطرات بسیار کمتری در دسترس قرار دهد.

 این تحقیق در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شده است.