Κάποια ανθρώπινα κύτταρα μπορούν να συνδεθούν με ...πλαστικά ηλεκτρόδια

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Linköping κατάφεραν να δημιουργήσουν μια στενή σύνδεση μεταξύ μεμονωμένων κυττάρων και οργανικών ηλεκτρονικών. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, θέτει τα θεμέλια για μελλοντική θεραπεία νευρολογικών και άλλων ασθενειών με πολύ υψηλή ακρίβεια. 

Ο εγκέφαλος ελέγχεται από ηλεκτρικά σήματα που μετατρέπονται σε χημικές ουσίες κατά την επικοινωνία μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων. Είναι γνωστό ότι διάφορα μέρη του εγκεφάλου μπορούν να διεγερθούν με τη βοήθεια του ηλεκτρισμού. Αλλά οι μέθοδοι είναι συχνά ανακριβείς και επηρεάζουν μεγάλα τμήματα του εγκεφάλου. Μερικές φορές, χρειάζονται μεταλλικά ηλεκτρόδια για να χτυπήσουν το δεξί μέρος του εγκεφάλου, γεγονός που ενέχει τον κίνδυνο το σκληρό ηλεκτρόδιο να βλάψει τον εγκεφαλικό ιστό, προκαλώντας φλεγμονή ή ουλές.

Μια λύση για τη θεραπεία συγκεκριμένων τμημάτων του εγκεφάλου θα μπορούσε να περιλαμβάνει αγώγιμα πλαστικά, γνωστά και ως πολυμερή.

«Ο στόχος είναι να συνδυαστούν βιολογικά συστήματα με ηλεκτρόδια, χρησιμοποιώντας ειδικά οργανικά αγώγιμα πολυμερή. Καθώς τα πολυμερή είναι μαλακά και προσαρμόσιμα και μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό και ιόντα, είναι προτιμότερα από τα συμβατικά ηλεκτρόδια", λέει η Chiara Musumeci.

Μαζί με ερευνητές στο Karolinska Institutet, η ερευνητική ομάδα στην Πανεπιστημιούπολη Norrköping πέτυχε να προσκολλήσει το αγώγιμο πλαστικό σε μεμονωμένες ζωντανές κυτταρικές μεμβράνες. Αυτό ανοίγει για μελλοντικές ακριβείς θεραπείες νευρολογικών παθήσεων.

Έχουν γίνει προηγούμενες προσπάθειες προσκόλλησης οργανικών ηλεκτρονικών στην επιφάνεια του κυττάρου, αλλά με γενετικά τροποποιημένα κύτταρα που κάνουν τις μεμβράνες πιο δεκτικές. Στην παρούσα μελέτη τους, οι ερευνητές δεν έχουν χρησιμοποιήσει γενετικά τροποποιημένα κύτταρα και ωστόσο κατάφεραν να επιτύχουν μια στενή σύζευξη χωρίς να επηρεάσουν τις άλλες λειτουργίες του κυττάρου. Είναι η πρώτη φορά που γίνεται αυτό.

Για να επιτύχουν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια διαδικασία 2 σταδίων όπου ένα μόριο χρησιμοποιείται για πρώτη φορά για να δημιουργήσει ένα σημείο σύνδεσης στην κυτταρική μεμβράνη. Στο άλλο άκρο του μορίου είναι μια δομή όπου το ίδιο το πολυμερές ηλεκτρόδιο μπορεί να προσκολληθεί.

«Προς το παρόν, τα αποτελέσματά μας είναι μάλλον γενικά, κάτι που είναι καλό, καθώς η μελλοντική μας έρευνά μπορεί να διερευνήσει για ποιους τύπους ασθενειών θα ήταν κατάλληλο αυτό το σημαντικό εργαλείο. Χρειάζεται όμως περισσότερη έρευνα για να μπορέσουμε να πούμε οτιδήποτε με βεβαιότητα», λέει ο Alex Bersellini Farinotti, ερευνητής στο Karolinska Institutet.

Το επόμενο βήμα στην έρευνα είναι να επιτευχθεί μια πιο ομοιόμορφα κατανεμημένη και σταθερή προσκόλληση πάνω από τη μεμβράνη και να δούμε πώς συμπεριφέρεται η σύζευξη πολυμερούς με την πάροδο του χρόνου. Η Hanne Biesmans είναι διδακτορική φοιτήτρια στο LOE και πιστεύει ότι υπάρχουν μεγάλες δυνατότητες αλλά και πολλές προκλήσεις που απομένουν να επιλυθούν.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

«Έχουμε κάνει ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός τώρα. Αλλά δεν μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι θα λειτουργήσει σε ζωντανό ιστό. Αυτή είναι η βασική έρευνα».