Nanočástice v mozku v boji proti zhoubným nemocem

Magnetoelektrické nanočástice mohou cíleně ovlivňovat činnost neuronů v různých částech mozku (na obrázku rakovinná buňka obsahující nanočístice)

V současné době se řada výzkumných týmů a také americká vládní vojensko-výzkumná agentura DARPA snaží vyvinout lékařské implantáty, které umějí buď ovlivňovat či monitorovat stav lidského mozku nebo mohou dokonce sloužit k přímé komunikaci lidského mozku a počítače. Většinou jde o okem viditelné přístroje. Objevují se však i některé teoretické zmínky o možnostech využití nanoimplantátů injektovaných do mozku.

Již v roce 2004 se objevila zdánlivě nesouvisející výzkumná zpráva o možnostech tzv. magnetoelektrických nanočástic (MEN). Pokud vložíme MEN do vnějšího magnetického pole, částice budou ve svém okolí generovat elektrické pole. Neurony v mozku spolu komunikují podobným elektrickým způsobem, a pokud by byly MEN injektovány do mozku, odborníci očekávají, že budou moci prostřednictvím rozptýlených MEN cíleně ovlivňovat činnost neuronů v různých částech mozku.

Tento koncept se rozhodl nedávno ověřit Sakhrat Khizroev a jeho tým z Mezinárodní floridské univerzity v Miami. Vytvořili experiment, při kterém injektovali 20 miliard ultrajemných magnetoelektrických nanočástic (MEN) do mozku myši. Po zapnutí magnetického pole vědci podle EEG zjistili, že právě neurony v oblasti s MEN se aktivovaly. Khizhroev zamýšlí s pomocí MEN vytvořit systém, který by jednak monitoroval jednotlivé oblasti mozku a který by případně navíc mohl řídit uvolňování medikamentů na přesných místech mozku. MEN přitom reagují různě na různé frekvence magnetického pole, včetně nízkých, což lze využít právě pro uvolňování léčiv. Jeho tým už vyzkoušel nanočástice, které nesly a uvolňovaly léky proti AIDS a rakovině.

Neurony v mozku laboratorního potkana

V inverzním režimu mohou MEN naopak reagovat na lokální elektrické signály neuronů a měnit je na magnetické pole, což lze skenovat vhodnými detektory a tento signál je pak možné zpracovat pomocí připojeného počítače. V zásadě by tak mohly injektované nanočástice v mozku zastat podobné úlohy jako mnohem větší implantáty, avšak méně invazivním a bezdrátovým způsobem. Magnetické pole může navíc někdy pomocí vibrací MEN v mozku vyvolávat tepelnou stimulaci, kterou lze také využít ke specifické lokální aktivaci neuronů. O něco podobného se nedávno pokusili odborníci z Harvardské univerzity a Pekingu, když pomocí ultratenkých skleněných jehel injektovali do mozku myši srolované pružné plátky monitorovací polymerně-kovové elektroniky. Průměr roliček přitom činil asi desetinu milimetru.

Sakhrat Khizroev ve své laboratoři

Jiní vědci zase uvažují o využití nanočástic zlata a cisplatiny k lividaci mozkových nádorů. Další zkoumají možnosti ukládání informací pomocí nanočástic, rozptýlených v kapalině, což by v budoucnu mohlo případně vést k přímému propojení informatiky s funkcemi lidského mozku, pokud by bylo opět možno injektovat tyto paměťové nanočástice, resp. nanosenzory do kapalného prostředí mozku.

Zdroje: Phys.Org, New Scientist 1, New Scientist 2, Future Medicine, RT.com, BigThink, Nature nanotechnology