Используя устройства для трехмерной печати, ученые создали искусственный нейрон, который уже удалось интегрировать в живой организм в рамках доклинического исследования. Результаты этого эксперимента не так давно опубликовал рецензируемый журнал «Природные коммуникации».
Первые попытки создания подобного нейрона были предприняты в 2018 году, когда группа ученых разработала совместимые по принципу комплементарности и пригодные для печати органические электрохимические схемы. Подобно настоящим нейронам, такие транзисторы проводили как положительно, так и отрицательно заряженные ионы, а печатали их в обычных печатных машинах на пластиковой органической фольге: одного тонкого листа фольги было достаточно для того, чтобы напечатать тысячи искусственных нейронов.
В зависимости от концентрации ионов, искусственные проводники модулируют оптимальную частоту пиков, а пиковая частота (потенциал действия), в свою очередь, формирует сигнал, который вызывает нужную реакцию биологической системы. Присоединив транзистор к венериной мухоловке, ученые вызвали электрические импульсы нужной частоты, и тем самым спровоцировали закрытие цветка до того, как внутрь него попала добыча. Электрический импульс был относительно слабым – 0,6В, но его оказалось достаточно для того, чтобы вызвать желаемую реакцию у растения. Как отметили разработчики, в этом эксперименте искусственно созданная органическая система общалась на одном языке с живым организмом, и по сути, стала частью его.
Примечательно, что у искусственных проводников обнаружили способность к обучению: информация через них с каждым разом передавалась все более быстро и эффективно, что свидетельствует о накоплении данных в месте соединения искусственных нервных клеток с растением (синапсе). Кроме того, обращает внимание тот факт, что органические искусственные нейроны производятся из абсолютно безвредного материала. Они обладают необходимой прочностью, но остаются мягкими и легко формующимися, а также отличаются биоразлагаемостью и хорошей совместимостью с тканями живого организма.
Ученые надеются, что их разработку в будущем можно будет использовать для создания функциональных человеческих протезов, а также имплантируемых систем, предназначенных для лечения дегенеративных заболеваний нервной системы.