Аннотация

В последнее время у всех на слуху исследования в области нейронауки, которые связаны с когнитивной деятельностью мозга. Однако функционирование живого мозга было бы невозможным без большого количества других процессов и не в последнюю очередь - снабжения нейронов питательными веществами и удаления образовавшихся вредных метаболитов из сложной структуры, сформированной сетями клеток и внеклеточного матрикса. На языке биофизики — это задача о транспортных процессах в сложной пористой среде.

В проверке работоспособности математических моделей, например, доставки лекарственных веществ в мозг, существенную пользу приносит создание фантомов – искусственных сред, например, гидрогелей, которые обладают физической мозгоподобной структурой, но позволяют проводить эксперименты в контролируемых условиях и без использования живых организмов.
Наши работы показали, что одним из перспективных материалов для этой цели является гидрогель на основе коллагена (вещество, входящее и в состав реальной мозговой ткани) с добавками других компонентов, типичных для вещества мозга (например, липидов).

Мы показали, что созданные нами объекты проявляют те же закономерности молекулярного транспорта, которые наблюдались в живом мозге. Это позволило объяснить ряд явлений нейробиофизики, исходя из физических принципов современной теории диффузии в сложных средах.

Кроме того, изучение таких фантомов с помощью компьютерной томографии показало, что они удобны как тестовые среды, помогающие настроить данный метод для более эффективного детектирования патологических состояний мозга, таких, как распространение биологических жидкостей при инсульте.