(Nyitókép: Synchron A „hagyományos” agyimplantátum, a Stentrode-t az agy motoros kéregébe ültették be)
Az agy zselés textúrájú, amit ha a fém túl erősen nyom, akkor kis csomókra bontja szét. Így hát brutális erőszak az agy vezetékekkel való szondázása. „Olyan ez, mintha kést szúrnánk a lágy szövetbe” – mondja Magnus Berggren, a svédországi Linköping Egyetem szerves elektronika professzora.
Ami még rosszabb, hogy míg az elektródák viszonylag rögzítetten a helyükön maradnak, az agy ingadozik és elmozdul körülöttük, ami még több sérülést okoz. A szervezet hegszövet képződéssel reagál, amely fokozatosan leválasztja az elektródát azokról a neuronokról, amelyeket rögzíteni vagy stimulálni kell. A hegesedés miatt úgynevezett Utah-tömböket – a bénult emberek agyába ültetett apró, hajkefe-szerű eszközöket – általában körülbelül öt év elteltével eltávolítják, és azok a betegek, akik visszanyerték mozgás- vagy beszédképességüket, újra elhallgatnak és nem mozognak.
A tudósok már az 1950-es években felismerték az elektródák által okozható károkat. Mérnökök generációi dolgoztak azon, hogy egyre kisebb és egyre rugalmasabb eszközöket készítsenek a probléma megoldására, de ezeknek megvannak a maguk hiányosságai. Nincs jó módja annak, hogy egy rugalmas elektródát mélyen az agyba juttassunk és – még ha az agy felszínére helyezzük is –, az ilyen elektródák hosszú ideig jól működjenek.
De Berggren és kollégái úgy gondolják, hogy kidolgoztak egy megoldást. Ahelyett, hogy az agyon kívül készítenének egy elektródát, majd megpróbálnák beültetni, olyan gélt terveztek, amely a test szövetébe injektálva elektromosan vezető polimerré szilárdul meg. Az eljárás nem különbözik attól, mint az olvadt fém öntőformába öntése, kivéve, hogy a gél látszólag ártalmatlan és az elektróda, ha kialakul, ugyanolyan puha és mozgatható, mint a körülötte lévő agyszövet.
A csapat februárban publikálta eredményeit a Science folyóiratban. Eddig élő zebrahalakon és döglött piócákon tesztelték az anyagot – mindkét esetben olyan elektródákat képeztek, amelyek sikeresen szállíthatták az áramot. És az elektródák biztonságosnak tűnnek: a zebrahalak boldogan úszkáltak, miután az anyagot a fejükbe pumpálták, és amikor a tudósok megölték a halat és feldarabolták az agyukat, nem láttak semmilyen hegesedést. Még azok a neuronok is egészségesnek tűntek, amelyek végül teljesen beágyazódnak az elektródákba.
Az ember nagyon más állat
Az emberek azonban nagyon különböző állatok, és Berggren tapasztalatból tudja, hogy ami az egyik szervezetben működik, az nem mindig működik a másikban. Ebben a projektben azzal kezdte, hogy megpróbált felhasználni egy olyan molekulát , amelyet már megtervezett, hogy vezetőképes polimert képezzen növényekben. De amikor megpróbálta a molekulát állatokban használni, semmi sem történt.
Végül Xenofon Strakosas, a Berggren laboratóriumában dolgozó adjunktus rájött a problémára: növényekben a hidrogén-peroxid segíti a befecskendezett anyag összekapcsolódását, de az állatokban nincs elég peroxid ahhoz, hogy a reakció működjön. Így Strakosas néhány további elemet is hozzáadott a keverékhez: egy enzimet, amely az állati szövetekben gyakori glükózt vagy laktátot használ a peroxid előállításához, és egy másik enzimet, amely lebontja a peroxidot. Hirtelen az elektródák tökéletesen kialakultak.
Az olyan szakértők számára, mint Maria Asplund, a svéd Chalmers Műszaki Egyetem bioelektronikai mikrotechnológia professzora, az elektródák testen belüli kovácsolásának ötlete teljesen új. „A kémikusok olyan dolgokat tudnak megtörténni, amelyeket soha nem gondoltam volna” – mondja. Ám Asplund, aki több mint egy évtizedet dolgozott azon, hogy agybarátabb elektródákat hozzon létre, egyelőre nem tervezi, hogy felhagy az elektródák előállításának kipróbált és bevált módszereivel. Először is, ezt az új eszközt nem tesztelték emlősökön – és senki sem tudja, meddig marad el a szervezetben. A legfontosabb, hogy bár az elektródák sikeresen vezethetnek elektromos jeleket, Berggrennek és kollégáinak nincs megoldása arra, hogy ezeket a jeleket kivonják az agyból, hogy a tudósok valóban láthassák őket.
Számos lehetőségük van. Az egyik az lenne, ha egy szigetelt vezetéket közvetlenül az elektródába szúrnának, hogy a jeleit az agy mélyéről a koponya felszínére továbbítsa, ahol a tudósok megmérhetik azokat. Ez a huzal azonban károsíthatja az agyszövetet, amit a csapat pont el akar kerülni. Ehelyett megpróbálhatnak más alkatrészeket megtervezni, amelyek az elektródához hasonlóan az agyon belül is összeépülhetnek, hogy a jelet vezeték nélkül le lehessen olvasni kívülről.
Finomhangolás
A polimer elektródák azonban nem csak a hagyományos elektródák biztonságosabb, rendetlenebb változatai. Mivel csak meghatározott anyagok jelenlétében keletkeznek, felhasználhatók az agy bizonyos kémiai profilú részeinek megcélzására. Berggren és Strakosas azt tervezik, hogy finomhangolják receptjüket, hogy a gél csak az agy azon területein szilárduljon meg, ahol sok laktát áll rendelkezésre – vagyis azokon a területeken, amelyek rendkívül aktívak. Ezzel a stratégiával kifejezetten azt az agyi régiót célozhatják meg, ahonnan valakinek a rohamai erednek. Hamarosan tesztelik ezt a megközelítést epilepsziás egereken. Elvileg olyan anyagot is létrehozhatnának, amely nem glükózt vagy laktátot, hanem valamilyen más anyagot használ az elektródák kialakulásához – például egy specifikus neurotranszmittert.
Ha Berggrennek és csapatának sikerül leküzdenie az előttük álló tudományos akadályokat, végső feladatuk az lesz, hogy eligazodjanak az orvosi környezetben használt eszközöket szabályozó előírások sűrűjében. Lehetetlen megjósolni, hogy ez mennyi ideig tarthat, különösen egy ilyen újszerű anyag esetében. De Batista úgy gondolja, hogy ez a felfedezés új korszakot hirdet az elektródatechnológiában, bármilyen távoli is legyen az.
„Nem vagyok biztos benne, hogy bárki, aki ma él, rugalmas elektronikus idegi implantátumot kap majd, de most nagyon valószínűnek tűnik, hogy egyszer valaki kap majd ilyet.”
