Новый подход к спектроскопии улучшит медицинский имаджинг

Синтетические материалы способны активировать контактный путь свертывания крови, переводя фактор свертывания XII в активную форму XIIa. Поверхности медицинских изделий, контактирующих с кровью, должны обладать антитромботическими свойствами, чтобы предотвратить избыточную коагуляцию и не препятствовать гемостазу. Авторы статьи в Nature Materials разработали полимер, который связывается с фактором XII, но не активирует его.

Предложенный подход отличается от наиболее популярной стратегии — предотвращения адсорбции фактора XII на поверхности изделия. Ранее этот же коллектив создал библиотеку макромолекул, положительный заряд которых защищен от прямого взаимодействия другими функциональными группами. Эти макромолекулы демонстрировали высокую биосовместимость, в частности, при контакте с кровью. Покрытие, полученное на их основе, протестировали in vitro с использованием человеческой крови и на кроликах — им проводили шунтирование сонной артерии и яремной вены. Опыты подтвердили, что материал не индуцирует свертывание, но не обладает антикоагуляционными свойствами сам по себе, поэтому не помешает нормальной коагуляции.

Авторы полагают, что описанное ими покрытие можно будет применять в большинстве устройств, контактирующих с кровью, чтобы предотвратить тромбообразование и снизить потребность в использовании антикоагулянтов, тем самым уменьшая риск кровотечений.

Исследование электрофизиологической активности с помощью микроэлектродов затруднено тем, что оно не позволяет охватить всю сложность 3D-структуры, например, органоида мозга. Авторы статьи в Science Advances представили e-Flower — микроэлектродный массив, способный самостоятельно обволакивать сфероиды мозга и регистрировать их активность.

Устройство состоит из четырех гибких лепестков с платиновыми электродами. При попадании жидкости (среды для культивирования) на лепестки они сворачиваются вокруг сфероида — это обеспечивается тем, что гидрогель в составе конструкции набухает в жидкости и меняет форму. Интересно, что к такому открытию привела особенность гидрогеля, которая изначально представляла проблему для исследователей. Один из сотрудников проекта разрабатывал мягкие нейроимпланты и обнаружил, что они непредсказуемо скручивались при контакте с водой, и это происходило как раз из-за набухания гидрогеля. Когда ученые смогли контролировать этот процесс, они создали e-Flower. Он совместим со стандартными системами регистрации электрофизиологической активности и не требует дополнительного оборудования или реагентов. Кривизна лепестка при погружении в жидкость способна достигать 300 мкм, изменение формы происходит за несколько минут и не повреждает сфероиды, вокруг которых оборачивается устройство. Кривизну и степень сворачивания устройства можно регулировать, варьируя состав среды и концентрацию сшивающего агента при приготовлении гидрогеля. Регистрация спонтанной активности нейронов по всей поверхности сфероида подтверждает, что e-Flower применим для комплексного измерения сигналов, которое не было возможно ранее.

Компания Neuralink заявила, что экспериментальный имплант, призванный вернуть зрение слепым людям, получил от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) США статус «прорывного устройства». Этот статус присваивается медицинским устройствам, которые обеспечивают лечение или диагностику угрожающих жизни состояний или необратимых повреждений, и нацелен на то, чтобы ускорить их разработку и внедрение.

Устройство получило название Blindsight. Илон Маск прокомментировал разработку в социальной сети X: по его словам, имплантат «позволит видеть даже тем, кто потерял оба глаза и зрительный нерв. Если зрительная кора не повреждена, способность видеть он обеспечит даже слепым от рождения». Компания приглашает добровольцев участвовать в исследованиях, однако комментариев о том, когда именно Blindsight начнет проходить испытания на людях, она пока не давала. FDA пока что также не комментирует это решение. 

Устройства для непрерывного мониторинга физиологических показателей ограничены трудностями, связанными с энергоснабжением и габаритами. Авторы статьи в Nature Electronics предложили совместить источник питания с источником данных — они создали носимое на пальце устройство для анализа метаболитов пота, которое из этого же пота получает энергию.

Конструкция содержит биотопливные элементы, расположенные в местах, где прибор соприкасается с кончиком пальца. Кончики пальцев крайне активно вырабатывают пот, и его постоянное выделение, по задумке авторов, должно эффективно подпитывать устройство. Накопленная таким образом энергия заряжает эластичные цинк-хлорсеребряные аккумуляторы, которые питают набор датчиков. В актуальной версии инженеры использовали четыре датчика, по одному на каждый из биомаркеров: глюкоза, витамин C, лактат и леводопа. Пот перемещается по микрофлюидной системе к датчикам, попутно давая устройству энергию, и подвергается анализу целевых метаболитов. Полученные от датчиков сигналы затем обрабатываются встроенным в прибор чипом и по беспроводной связи (Bluetooth) передаются на смартфон или ноутбук.

Работу автономного устройства для мониторинга метаболитов пота проверили на добровольце. Испытуемый носил прибор в течение дня, чтобы отслеживать уровень глюкозы во время еды, уровень лактата во время работы за столом и физических упражнений, уровень витамина С во время употребления апельсинового сока и уровень леводопы после употребления садовых бобов, ее природного источника. В ходе испытаний подтвердилось, что устройство может определять уровень этих метаболитов в течение длительного времени. Авторы разработки отмечают, что в будущем спектр анализируемых метаболитов пота можно расширить.

Основную массу островков Лангерганса в поджелудочной железе составляют β-клетки, продуцирующие инсулин. Раньше считалось, что для их работы необходимы и остальные типы клеток, входящие в состав островков (α, δ и γ). Но авторы статьи в Nature Metabolism показали, что это не так.

Ученые получили модельных мышей, островки Лангерганса у которых состояли исключительно из β-клеток (остальные типы удалили с помощью дифтерийного токсина). Оказалось, что у таких мышей хорошо работала регуляция уровня глюкозы в крови, у них наблюдалась повышенная толерантность к глюкозе, чувствительность к инсулину и ограниченное увеличение массы тела при диете с высоким содержанием жиров. Динамика секреции инсулина в β-клеточных островках была сопоставима с нормальной. Аналогичные результаты были получены на «псевдоостровках» (клеточных скоплениях), состоящих только из β-клеток человека. В клетках псевдоостровков сохранялось полноценное митохондриальное дыхание, регулируемое глюкозой, они секретировали инсулин и реагировали усилением его секреции на эксендин-4 (агонист рецептора глюкагоноподобного пептида 1). Исследователи пришли к выводу, что β-клеткам не требуются другие типы островковых клеток для нормального функционирования и обеспечения гомеостаза глюкозы в крови.