O nouă interfață bioelectronică facilitează stimularea pe termen lung a nervului vag pentru tratarea inflamației
Stimularea electrică a nervului vag prin intermediul stimulatoarelor implantabile poate reduce eficient răspunsurile inflamatorii, oferind o strategie inovatoare în tratamentul bolilor autoimune.
Cu toate acestea, stimulatoarele implantabile tradiționale se confruntă cu provocări legate de interfațarea adaptativă și comunicarea cu țesuturile nervoase, ceea ce afectează semnificativ biosiguranța și eficacitatea pe termen lung în organism.
Un studiu publicat în Advanced Materials, condus de DU Xuemin de la Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) din cadrul Academiei Chineze de Științe, a dezvoltat interfețe bioelectronice ferroelectrice multifuncționale (FBI) care integrează auto-rolare, aderență interfețială și semnale bioelectrice, permițând astfel modularea pe termen lung a nervului vag în condiții de biosiguranță.
Această dispozitiv FBI are o structură compusă din trei straturi. Substratul este un hidrogel bilaminat realizat din polisacharide naturale, chitosan și alginat funcționalizat. La contactul cu apa, acesta se rulează automat într-un tub, învăluind conform nervii delicați cu un diametru de aproximativ 0,5 mm. Grupurile funcționalizate pot forma legături de hidrogen și legături covalente cu țesutul nervos, asigurând o fixare stabilă fără suturi.
Stratul superior constă din dungi aranjate alternativ din polimer ferroelectric poli(viniliden florură-co-trifluoroetilenă) și compozite de nanotuburi de carbon (CNT/P(VDF-TrFE)). Sub iluminare în infraroșu apropiat (NIR), comutarea dipolilor din acest strat generează semnale electrice biomimetic care imită îndeaproape potențialele de acțiune neuronale induse de schimbările de polarizare.
FBI poate fi activat de la distanță prin NIR pentru a stimula eficient răspunsurile neuronale. De asemenea, reduce nivelurile speciilor reactive de oxigen citotoxice cu 16 ori comparativ cu materialele optoelectronice pe bază de siliciu.
În modelele animale, FBI a demonstrat siguranță pe termen lung, stabilitate și eficacitate durabilă în reducerea inflamației. După o implantare de 60 de zile în șobolani liberi, FBI nu a prezentat semne de deplasare. Nu au fost observate compresiuni nervoase sau inflamații locale. Mai mult, eficacitatea sa antiinflamatoare a rămas constantă în raport cu performanța inițială.
Prin integrarea adaptabilității geometrice precise, fixării bioadezive fără cusături, biomimeticii bioelectrice și biosiguranței robuste, platforma FBI oferă o nouă paradigmă pentru bioelectronicile implantabile de generație următoare în modularea durabilă a nervilor și tratamentul afecțiunilor neurologice și autoimune.
