211service.com
Zginalny implant nakłuwa układ nerwowy, nie uszkadzając go
W dzisiejszych czasach medycyna ma wszelkiego rodzaju ambitne plany odczytywania sygnałów mózgowych w celu kontrolowania wózków inwalidzkich lub używania elektroniki do omijania urazów kręgosłupa. Jednak większość tych pomysłów na implanty, które mogą łączyć się z układem nerwowym, napotyka na podstawowy problem z materiałami: druty są sztywne, a ciała miękkie.
Implant wykonany z silikonowych i złotych drutów jest tak samo rozciągliwy jak ludzka tkanka.
To zmotywowało niektórych naukowców z École Polytechnique Fédérale w Lozannie w Szwajcarii do zaprojektowania miękkiego, elastycznego implantu elektronicznego, który, jak twierdzą, ma taką samą zdolność zginania i rozciągania jak opona twarda, błona otaczająca mózg i rdzeń kręgowy.
Naukowcy, w tym Gregoire Courtine , wykazali wcześniej, że implanty mogą pozwolić myszom z urazami kręgosłupa ponownie chodzić. Zrobili to, wysyłając wzorce wstrząsów elektrycznych do rdzenia kręgowego za pomocą elektrod umieszczonych wewnątrz kręgosłupa (patrz sparaliżowane szczury robiące 1000 kroków, zaaranżowane przez komputer). Ale sztywne druty ostatecznie uszkodziły układ nerwowy myszy.
Więc Courtine dołączyła do inżyniera elektryka Stephanie Lacour (patrz Innovators Under 35, 2006: Stéphanie Lacour ), aby wymyślić nowy implant, który nazywają e-dura. Jest wykonany z miękkiego silikonu, rozciągliwych złotych drutów i gumowatych elektrod nakrapianych platyną, a także mikrokanału, przez który naukowcy mogli pompować leki.
Praca opiera się na ciągłych postępach w elastycznej elektronice. Inni naukowcy zbudowali plastry, które pasują do właściwości skóry i zawierają obwody, czujniki, a nawet radia (patrz Stick-On Electronic Tattoos ).
Nowością jest to, jak rozciągliwa elektronika łączy się z coraz większym wysiłkiem zmierzającym do wynalezienia nowych sposobów wysyłania i odbierania sygnałów z nerwów (patrz Nowy zestaw narzędzi Neuroscience). Ludzie przesuwają granice, ponieważ każdy chce precyzyjnie wchodzić w interakcje z mózgiem i układem nerwowym, mówi Polina Anikeeva, materiałoznawca z MIT, która opracowuje ultracienkie nitki światłowodowe jako inny sposób łączenia się z tkanką nerwową.
Powodem, dla którego elektrody metalowe lub plastikowe ostatecznie powodują uszkodzenie lub przestają działać, jest to, że powodują ucisk i uszkodzenie tkanki. Sztywny implant, nawet jeśli jest bardzo cienki, nadal nie rozciąga się tak, jak robi to rdzeń kręgowy. Przesuwa się na tkankę i powoduje wiele stanów zapalnych, mówi Lacour. Kiedy pochylasz się, aby zawiązać sznurowadła, rdzeń kręgowy rozciąga się o kilka procent.
Implant naśladuje właściwość ludzkiej tkanki zwaną lepkosprężystością – gdzieś pomiędzy gumą a bardzo gęstym płynem. Uszczypnij mocno skórę dłoni, a odkształci się, ale potem spłynie z powrotem na swoje miejsce.
Korzystając z elastycznego implantu, szwajcarscy naukowcy poinformowali dziś w czasopiśmie Nauka że mogą przezwyciężyć uraz kręgosłupa u szczurów, owijając go wokół rdzenia kręgowego i wysyłając sygnały elektryczne, aby poruszać tylnymi nogami gryzonia. Pompowali również chemikalia, aby usprawnić proces. Po dwóch miesiącach zauważyli niewiele oznak uszkodzenia tkanki w porównaniu z konwencjonalnymi elektrodami, co spowodowało reakcję immunologiczną i upośledzenie zdolności poruszania się zwierzęcia.
Ostatecznym celem tego rodzaju badań jest implant, który mógłby przywrócić osobie sparaliżowanej zdolność chodzenia. Lacour mówi, że to jeszcze daleko, ale wierzy, że prawdopodobnie będzie to dotyczyć miękkiej elektroniki. Jeśli chcesz terapii dla pacjentów, chcesz mieć pewność, że będzie trwała w organizmie, mówi. Jeśli uda nam się dopasować właściwości tkanki nerwowej, powinniśmy mieć lepszy interfejs.