Чтобы увидеть электрическую активность мозга, можно надеть на голову шапочку с электродами. А еще можно вырастить электроды прямо внутри мозга.
Группа ученых разработала биоэлектроды на основе мономеров тиофена (ETE). В неактивном состоянии это жидкий гель, который легко проникает даже в глубокие слои ткани и может добраться до нейронов, которые раньше были вне зоны доступа.
Чтобы стать электродом, гель должен был пройти полимеризацию.
Для этого ученые использовали химическую энергию — локальные реакции окисления. Они добавили в состав геля ферменты-оксидазы, которые продуцируют перекись и ферменты-пероксидазы, которые соединяют мономеры ETE в электропроводный полимер. Перекись служила акцептором электронов, а собственные глюкоза и лактат организма — катализаторами реакции. В результате полимеризации жидкий гель превращался в сеть вокруг клеток, плотно оплетал клеточную мембрану и проводил электрические сигналы.
Чтобы пронаблюдать за тем, как ETE полимеризуется в живом организме, нейробиологи ввели в плавники альбиносов данио-рерио жидкий гель. В течение нескольких минут можно было наблюдать полимеризацию — появление синих полос в прозрачных плавниках рыбок.
Затем исследователи ввели гель в головной мозг девяти данио-рерио. После инъекции их на трое суток отпустили в аквариум. Все 72 часа наблюдений рыбки чувствовали себя отлично. Кроме того, оказалось, что ETE хорошо полимеризуется не только в нервной ткани рыб, но и в мышцах животных — коров, свиней и куриц.
В эксперименте ex vivo электропроводность полимеризованного ETE была 0,25 сименс на сантиметр — что примерно соответствует электропроводности соленой воды.
Чтобы оценить работу биоэлектрода in vivo, ETE испытали на пиявках. Гель плотно обволакивал нервное волокно, а при подаче тока 100–300 миллиампер длительностью в одну миллисекунду и частотой 30 герц в 50-60 процентах случаев происходили четкие движения мышц — что было эквивалентно стандартным электродам из золота.
