Manșetele nervoase robotizate mici promit o descoperire în îngrijirea neurologică

rezumat: Cercetătorii au dezvoltat dispozitive inovatoare, flexibile, care se pot înfășura ușor în jurul fibrelor nervoase, ceea ce ar putea schimba diagnosticul și tratamentul tulburărilor neurologice. Aceste „manșete neuronale” mici și flexibile folosesc robotică moale și electronice flexibile pentru a comunica cu nervii periferici fără a provoca daune.

Aceste manșete au fost testate cu succes pe șoareci, ajustându-și forma cu un efort electric minim, eliminând nevoia de suturi sau adezivi. Această descoperire ar putea duce la tratamente mai puțin invazive pentru afecțiuni precum epilepsia și durerea cronică și ar putea îmbunătăți controlul membrelor protetice.

autor:

1. Materiale avansate: Manșetele neuronale sunt fabricate din polimeri conductori folosiți la roboții moi, permițându-le să se extindă sau să se contracte în jurul fibrelor nervoase cu câteva sute de milivolți de electricitate.
2. Aplicație non-invazivă: Manșetele pot fi înfășurate într-un ac și injectate în apropierea nervului țintă, unde apoi se auto-ajustează pentru a se înfășura în jurul nervului, făcându-le mai ușor de plasat și mai puțin invazive.
3. Potențialul viitor: Această tehnologie ar putea permite efectuarea de tratamente neurologice foarte țintite fără a fi nevoie de o intervenție chirurgicală deschisă și este chiar de imaginat că s-ar putea muta în zone greu accesibile din corp.

sursă: Universitatea Cambridge

Cercetătorii au dezvoltat dispozitive mici și flexibile care se pot înfășura în jurul fibrelor nervoase individuale fără a le deteriora.

Cercetătorii de la Universitatea din Cambridge au combinat tehnologiile electronice flexibile și robotice moi pentru a dezvolta dispozitive care pot fi utilizate pentru a diagnostica și trata o serie de tulburări, inclusiv epilepsia și durerea cronică, sau controlul membrelor protetice.

Instrumentele actuale pentru comunicarea cu nervii periferici – 43 de perechi de nervi motori și senzoriali care conectează creierul și măduva spinării – sunt vechi, voluminoase și prezintă un risc ridicat de leziuni ale nervilor. Cu toate acestea, „manșetele” nervoase robotizate dezvoltate de echipa Cambridge sunt suficient de sensibile pentru a apuca sau înfășura fibrele nervoase sensibile fără a provoca daune.

Testele de manșete nervoase pe șoareci au arătat că dispozitivele necesită doar o tensiune electrică mică pentru a-și schimba forma într-un mod controlat, formând un inel de auto-etanșare în jurul nervilor fără a fi nevoie de cusături sau lipici chirurgicale.

Combinarea actuatoarelor electrice moi și a neurotehnologiei ar putea servi drept răspuns pentru monitorizarea și tratamentul intervențional pentru o serie de afecțiuni neurologice, spun cercetătorii.

Rezultatele sunt publicate în jurnal Materiale naturale.

Implanturile nervoase electrice pot fi folosite fie pentru a stimula, fie pentru a bloca semnalele nervilor vizați. De exemplu, ele pot ajuta la ameliorarea durerii prin blocarea semnalelor de durere sau pot fi folosite pentru a restabili mișcarea membrelor paralizate prin trimiterea de semnale electrice către nervi.

Neuromonitorizarea este, de asemenea, o procedură chirurgicală standard atunci când se efectuează intervenții chirurgicale pe zone ale corpului care au o concentrație mare de fibre nervoase, cum ar fi oriunde în apropierea măduvei spinării.

Aceste implanturi permit accesul direct la fibrele nervoase, dar prezintă anumite riscuri. Profesorul George Malliaras de la Departamentul de Inginerie de la Universitatea din Cambridge, care a condus cercetarea, a declarat: „Transplantul de nervi prezintă un risc ridicat de leziuni ale nervilor”.

„Nervii sunt mici și foarte sensibili, așa că de fiecare dată când puneți ceva mare, cum ar fi un electrod, în contact cu ei, reprezintă un risc pentru nervi.”

„Manșetele neuronale care înfășoară nervii sunt cele mai ieftine implanturi disponibile în prezent, dar, în ciuda acestui fapt, ele sunt încă foarte voluminoase, rigide și dificil de implantat, necesitând manipulare semnificativă și potențiale traume ale nervului”, a spus coautorul dr. Damiano Barone de la Universitatea Harvard. . Departamentul de neuroștiințe clinice din Cambridge.

Cercetătorii au proiectat un nou tip de manșetă neuronală din polimeri conductivi, care sunt de obicei utilizați la roboții moi. Manșetele ultra-subțiri sunt proiectate în două straturi separate. Aplicarea unor cantități mici de electricitate – doar câteva sute de milivolți – face ca dispozitivele să se umfle sau să se micșoreze.

Manșetele sunt suficient de mici încât să poată fi rulate într-un ac și injectate lângă nervul țintă. Când sunt activate electric, manșetele își vor schimba forma pentru a se înfășura în jurul unui nerv, permițând monitorizarea sau modificarea activității nervoase.

„Pentru a asigura utilizarea în siguranță a acestor dispozitive în interiorul corpului, am reușit să reducem tensiunea necesară funcționării la valori foarte scăzute”, a spus dr. Chaokun Dong, primul autor al studiului.

„Cel mai important, aceste manșete își pot schimba forma în ambele direcții și pot fi reprogramate. Aceasta înseamnă că chirurgii pot regla cât de strâns este dispozitivul în jurul nervului, astfel încât să obțină cele mai bune rezultate pentru înregistrarea și stimularea nervului.

Testele pe șoareci au arătat că manșetele ar putea fi aplicate cu succes fără intervenție chirurgicală și că au format un inel de auto-etanșare în jurul nervului vizat. Cercetătorii intenționează să testeze în continuare dispozitivele pe modele animale și speră să înceapă să le testeze pe oameni în următorii câțiva ani.

„Cu această abordare, putem accesa nervii care sunt greu de atins prin intervenții chirurgicale deschise, cum ar fi nervii care controlează durerea, vederea sau auzul, dar fără a fi nevoie să implantăm ceva în creier”, a spus Baron. „Abilitatea de a poziționa aceste manșete astfel încât să se înfășoare în jurul nervilor face această procedură mult mai ușoară pentru chirurgi și mai puțin riscantă pentru pacienți.”

„Capacitatea de a realiza un implant care își poate schimba forma prin stimulare electrică deschide o serie de posibilități viitoare pentru terapii extrem de vizate”, a spus Malliaras.

„În viitor, s-ar putea să avem implanturi care se pot mișca pe tot corpul sau chiar în creier și te face să visezi la modul în care tehnologia poate fi folosită în beneficiul pacienților în viitor.”

Despre știri despre neurotehnologie, robotică și neuroștiințe

autor: George Malliaras
sursă: Universitatea Cambridge
comunicare: George Malliaras – Universitatea din Cambridge
imagine: Imagine creditată pentru Neuroscience News

Căutare originală: Acces deschis.
„Microelectrozi acționați electrochimic pentru interfețele nervoase periferice minim invazive„De George Malliaras și colab. Materiale naturale

un rezumat

Microelectrozi acționați electrochimic pentru interfețele nervoase periferice minim invazive

Rețelele de electrozi care interacționează cu nervii periferici sunt utilizate în diagnosticul și tratamentul tulburărilor neurologice; Cu toate acestea, necesită intervenții chirurgicale complexe care prezintă un risc ridicat de leziuni ale nervilor.

Aici profităm de progresele recente ale actuatoarelor robotice moi și ale electronicii flexibile pentru a dezvolta manșete neuronale foarte conforme care combină actuatoare moi ghidate electrochimic, pe bază de polimeri, cu microelectrozi cu impedanță scăzută.

Aceste manșete funcționează cu tensiuni aplicate de până la câteva sute de milivolți, permițând apucare activă sau înfășurare în jurul nervilor sensibili. Validăm această tehnologie folosind modele de șobolani vii, demonstrând că manșetele formează și mențin o interfață bioelectronică fiabilă, auto-etanșată cu nervul sciatic de șobolan, fără utilizarea de suturi chirurgicale sau adezivi.

Această integrare perfectă a actuatoarelor electrochimice moi cu neurotehnologia oferă o cale către monitorizarea activității nervoase minim invazive și interfețe bioelectronice de înaltă calitate.