Czy możliwe jest leczenie chorób mózgu bez otwierania czaszki, ryzyka infekcji i długiej rekonwalescencji? Zespół naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) właśnie zrobił milowy krok w tym kierunku. Opracowana przez nich technologia „cyrkulatroniki” umożliwia dostarczenie mikroskopijnych, bezprzewodowych chipów do mózgu drogą krwi – bez konieczności jakiejkolwiek operacji.
Nowe urządzenia mają potencjał zrewolucjonizowania leczenia takich chorób jak glejak wielopostaciowy, choroba Alzheimera, stwardnienie rozsiane czy przewlekły ból. Co więcej, technologia może w przyszłości znaleźć zastosowanie również poza układem nerwowym.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działają nowoczesne samowszczepialne implanty mózgowe opracowane przez MIT i na czym polega technologia cyrkulatroniki.
- Dlaczego chip nie wymaga operacji i w jaki sposób trafia do konkretnego obszaru mózgu przez układ krwionośny.
- W jakich chorobach neurologicznych może znaleźć zastosowanie ta przełomowa technologia (m.in. glejak, Alzheimer, ból przewlekły).
- Jakie są plany wdrożenia klinicznego nowej technologii i co może zmienić w leczeniu chorób mózgu w ciągu najbliższych lat.
Jak działa cyrkulatronika?
Opracowane przez naukowców z MIT mikrourządzenia elektroniczne są wielkości jednej miliardowej ziarenka ryżu. Połączone z żywymi komórkami (np. monocytami – komórkami układu odpornościowego) tworzą hybrydowe implanty bioelektroniczne, które mogą samodzielnie docierać do zapalnych lub uszkodzonych obszarów mózgu. Przemieszczają się one z prądem krwi, a następnie samoczynnie wszczepiają w wybrane miejsce, gdzie rozpoczynają stymulację elektryczną określonych struktur neuronalnych.
Ta metoda – w przeciwieństwie do klasycznych operacji neurochirurgicznych – pozwala ominąć barierę krew-mózg bez jej naruszania, co znacząco zmniejsza ryzyko infekcji i działań niepożądanych.
Żywe komórki maskują elektronikę, aby nie była atakowana przez układ odpornościowy organizmu i mogła bezproblemowo przemieszczać się przez krwiobieg. Pozwala im to również przecisnąć się przez nienaruszoną barierę krew-mózg bez konieczności jej inwazyjnego otwierania – tłumaczy dr Deblina Sarkar, kierownik Nano-Cybernetic Biotrek Lab w MIT Media Lab i MIT Center for Neurobiological Engineering.
Samowszczepialne implanty: minimalna inwazyjność, maksymalna precyzja
W przeprowadzonych badaniach na myszach implanty po wstrzyknięciu potrafiły samodzielnie rozpoznać miejsce docelowe w mózgu, dotrzeć tam, a następnie bezprzewodowo rozpocząć stymulację neurologiczną.
Urządzenia wykorzystują światło bliskiej podczerwieni do pozyskiwania energii. Pozwala to na ich aktywację z zewnątrz, bez konieczności stosowania baterii czy kabli. Co istotne, ich biokompatybilność została potwierdzona – nie wpływają negatywnie na sąsiednie neurony, a ich działanie nie zaburza funkcji poznawczych i motorycznych.
Nasza hybryda ogniw i elektroniki łączy wszechstronność elektroniki z biologicznym transportem i zdolnością wykrywania biochemicznego żywych komórek – wyjaśnia Sarkar.
Implanty zapewniają wyjątkową precyzję działania – ich stymulacja obejmuje jedynie kilka mikrometrów wokół wybranego obszaru. To znacznie więcej niż mogą zaoferować obecnie stosowane elektrody, które obejmują większe i mniej precyzyjne pole działania.
Potencjał terapeutyczny: od glejaków po zaburzenia psychiczne
Technologia cyrkulatroniki może znaleźć zastosowanie w leczeniu licznych chorób neurologicznych – szczególnie tam, gdzie obecne metody zawodzą lub są zbyt ryzykowne. Glejak wielopostaciowy, rozlany glejak pnia mózgu czy inne nowotwory o nieregularnym i głęboko położonym przebiegu to przykłady, gdzie tradycyjna chirurgia może być bezradna.
To technologia platformowa, która może być wykorzystywana w leczeniu wielu chorób mózgu i chorób psychicznych – podkreśla Sarkar. Co więcej, technologia ta nie ogranicza się tylko do mózgu, ale w przyszłości może zostać rozszerzona na inne części ciała.
Dzięki integracji z komórkami układu odpornościowego, urządzenia mogą być również dostosowane do celowania w różne typy stanów zapalnych, np. związanych z chorobą Alzheimera, Parkinsona czy stwardnieniem rozsianym.
Od laboratorium do pacjenta: droga do badań klinicznych
Zespół z MIT pracował nad technologią cyrkulatroniki przez sześć lat, udoskonalając procesy produkcyjne oraz biochemiczne łączenie elektroniki z komórkami. Urządzenia są produkowane w technologii CMOS w laboratoriach MIT.nano, co umożliwia ich skalowanie i potencjalną komercjalizację.
Obecnie naukowcy planują przenieść badania do fazy klinicznej za pośrednictwem powstałego niedawno startupu Cahira Technologies. Celem jest rozpoczęcie badań klinicznych w ciągu najbliższych trzech lat.
Dalsze prace koncentrują się również na rozszerzeniu możliwości chipów – planowane jest dodanie funkcji wykrywania sygnałów biochemicznych, analizy danych na chipie oraz rozwój syntetycznych neuronów elektronicznych.
Nasze maleńkie urządzenia elektroniczne płynnie integrują się z neuronami i współżyją z komórkami mózgowymi, tworząc unikalną symbiozę mózg-komputer. Z zaangażowaniem pracujemy nad wykorzystaniem tej technologii w leczeniu chorób układu nerwowego, w przypadku których zawodzą leki lub standardowe terapie, w celu złagodzenia ludzkiego cierpienia i wyobrażenia sobie przyszłości, w której ludzie będą mogli wyjść poza choroby i ograniczenia biologiczne – podsumowuje Sarkar.
Główne wnioski
- Naukowcy z MIT opracowali mikroskopijne bioelektroniczne chipy, które mogą być wstrzykiwane do krwiobiegu i samodzielnie wszczepiać się w wybrany obszar mózgu, eliminując potrzebę operacji chirurgicznej.
- Dzięki biologicznej integracji z komórkami odpornościowymi chipy przekraczają barierę krew–mózg bez jej naruszania i nie są odrzucane przez układ odpornościowy.
- Implanty umożliwiają precyzyjną neuromodulację w leczeniu takich chorób jak glejak wielopostaciowy, choroba Alzheimera czy przewlekły ból, bez uszkadzania neuronów.
- Technologia cyrkulatroniki jest rozwijana od 6 lat; obecnie przygotowywane są badania kliniczne, które mają ruszyć w ciągu 3 lat za pośrednictwem startupu Cahira Technologies.
Źródło:
- https://www.nature.com/articles/s41587-025-02809-3
- https://news.mit.edu/2025/new-therapeutic-brain-implants-defy-surgery-need-1105
