Малки роботизирани нервни маншети обещават пробив в неврологичните грижи

резюме: Изследователите са разработили иновативни, гъвкави устройства, които могат внимателно да се увият около нервните влакна, което може да промени диагнозата и лечението на неврологични разстройства. Тези малки, гъвкави „невронни маншети“ използват мека роботика и гъвкава електроника, за да комуникират с периферните нерви, без да причиняват щети.

Тези маншети са успешно тествани върху мишки, коригирайки формата си с минимално електрическо усилие, елиминирайки необходимостта от конци или лепила. Този пробив може да доведе до по-малко инвазивни лечения за състояния като епилепсия и хронична болка и може да подобри контрола върху протезните крайници.

автор:

1. Усъвършенствани материали: Невронните маншети са направени от проводими полимери, използвани в меките роботи, което им позволява да се разширяват или свиват около нервните влакна с няколкостотин миливолта електричество.
2. Неинвазивно приложение: Маншетите могат да се навият в игла и да се инжектират близо до целевия нерв, където след това се саморегулират, за да се увият около нерва, което ги прави по-лесни за поставяне и по-малко инвазивни.
3. Бъдещ потенциал: Тази технология може да позволи извършването на високо целенасочени неврологични лечения без необходимост от отворена операция и дори е възможно да се премести в труднодостъпни области в тялото.

източник: Кеймбриджки университет

Изследователите са разработили малки, гъвкави устройства, които могат да се увиват около отделни нервни влакна, без да ги повредят.

Изследователи от университета в Кеймбридж комбинираха гъвкава електроника и технологии за мека роботика, за да разработят устройства, които могат да се използват за диагностициране и лечение на редица заболявания, включително епилепсия и хронична болка, или за контрол на протезни крайници.

Текущите инструменти за комуникация с периферните нерви – 43 чифта моторни и сетивни нерви, които свързват мозъка и гръбначния мозък – са стари, обемисти и носят висок риск от нараняване на нервите. Въпреки това, роботизираните нервни „маншети“, разработени от екипа на Кеймбридж, са достатъчно чувствителни, за да хванат или увият около чувствителните нервни влакна, без да причиняват никакви щети.

Тестовете на нервни маншети върху мишки показват, че устройствата изискват само малко електрическо напрежение, за да променят формата си по контролиран начин, образувайки самоуплътняващ се пръстен около нервите без необходимост от хирургически шевове или лепила.

Комбинирането на меки електрически задвижващи механизми и невротехнология може да послужи като отговор за наблюдение и интервенционално лечение на редица неврологични състояния, казват изследователите.

Резултатите са публикувани в списанието Природни материали.

Електрическите нервни импланти могат да се използват за стимулиране или блокиране на сигнали в целевите нерви. Например, те могат да помогнат за облекчаване на болката, като блокират сигналите за болка, или могат да се използват за възстановяване на движението в парализирани крайници чрез изпращане на електрически сигнали към нервите.

Невромониторингът също е стандартна хирургична процедура при извършване на операции върху области на тялото, които имат висока концентрация на нервни влакна, като например навсякъде близо до гръбначния мозък.

Тези импланти позволяват директен достъп до нервните влакна, но носят определени рискове. Професор Джордж Малиарас от катедрата по инженерство в университета в Кеймбридж, който ръководи изследването, каза: „Трансплантацията на нерв носи висок риск от нараняване на нерв.“

„Нервите са малки и много чувствителни, така че всеки път, когато поставите нещо голямо, като електрод, в контакт с тях, това представлява риск за нервите.“

„Невронните маншети, които обгръщат нервите, са най-евтините налични импланти, но въпреки това те все още са много обемисти, твърди и трудни за имплантиране, изискващи значителна манипулация и потенциална травма на нерва“, каза съавторът д-р Дамиано Бароне от Харвардския университет . Катедра по клинични невронауки в Кеймбридж.

Изследователите са проектирали нов тип нервен маншет, направен от проводими полимери, които обикновено се използват в меки роботи. Ултра тънките маншети са проектирани в два отделни слоя. Прилагането на малки количества електричество – само няколкостотин миливолта – кара устройствата да се подуват или свиват.

Маншетите са достатъчно малки, за да могат да се навият в игла и да се инжектират близо до целевия нерв. Когато се активират електрически, маншетите ще променят формата си, за да се увият около нерв, позволявайки нервната активност да бъде наблюдавана или променяна.

„За да гарантираме безопасното използване на тези устройства вътре в тялото, успяхме да намалим напрежението, необходимо за работа, до много ниски стойности“, каза д-р Chaokun Dong, първи автор на изследването.

„Най-важното е, че тези маншети могат да променят формата си и в двете посоки и могат да бъдат препрограмирани. Това означава, че хирурзите могат да регулират колко плътно е устройството около нерва, така че да получат най-добри резултати за записване и стимулиране на нерва.“

Тестовете върху мишки показаха, че маншетите могат да бъдат успешно поставени без операция и че образуват самоуплътняващ се пръстен около целевия нерв. Изследователите планират допълнително да тестват устройствата върху животински модели и се надяват да започнат да ги тестват върху хора през следващите няколко години.

„С този подход можем да получим достъп до нерви, които са трудни за достигане чрез отворена операция, като нерви, които контролират болката, зрението или слуха, но без да се налага да имплантираме нещо в мозъка“, каза Барон. „Способността да се позиционират тези маншети така, че да обгръщат нервите, прави тази процедура много по-лесна за хирурзите и по-малко рискова за пациентите.“

„Способността да се направи имплант, който може да промени формата си чрез електрическа стимулация, отваря набор от бъдещи възможности за силно насочени терапии“, каза Малиарас.

„В бъдеще може да сме в състояние да имаме импланти, които могат да се движат през тялото или дори в мозъка, и това ви кара да мечтаете как технологията може да се използва в полза на пациентите в бъдеще.“

Относно невротехнологиите, роботиката и новините в областта на невронауките

автор: Джордж Малиарас
източник: Кеймбриджкия университет
комуникация: Джордж Малиарас – университет в Кеймбридж
снимка: Изображението е кредитирано на Neuroscience News

Оригинално търсене: Свободен достъп.
„Електрохимично задействани микроелектроди за минимално инвазивни интерфейси на периферните нерви„От Джордж Малиарас и др. Природни материали

резюме

Електрохимично задействани микроелектроди за минимално инвазивни интерфейси на периферните нерви

Електродни матрици, които взаимодействат с периферните нерви, се използват при диагностицирането и лечението на неврологични разстройства; Те обаче изискват сложни операции, които носят висок риск от нараняване на нервите.

Тук ние се възползваме от последните постижения в меките роботизирани задвижващи механизми и гъвкавата електроника, за да разработим високо съвместими невронни маншети, които съчетават електрохимично насочвани меки задвижващи механизми на полимерна основа с микроелектроди с нисък импеданс.

Тези маншети работят с приложени напрежения от няколкостотин миливолта, което позволява активно хващане или обвиване около чувствителните нерви. Ние валидираме тази технология, като използваме модели на живи плъхове, демонстрирайки, че маншетите образуват и поддържат надежден, самозапечатващ се биоелектронен интерфейс със седалищния нерв на плъх без използването на хирургически конци или лепила.

Тази безпроблемна интеграция на меки електрохимични задвижващи механизми с невротехнология осигурява път към минимално инвазивен мониторинг на нервната активност и висококачествени биоелектронни интерфейси.