Статья об имплантате появится в журнале Science в начале января.Так называемые «поверхностные имплантаты» стали преградой; они не могут применяться в течение длительного времени к спинному или головному мозгу под защитной оболочкой нервной системы, иначе известной как «твердая мозговая оболочка», потому что, когда нервные ткани двигаются или растягиваются, они трутся об эти жесткие устройства.
Через некоторое время это повторяющееся трение вызывает воспаление, образование рубцовой ткани и отторжение.Легкий в использовании имплант
Гибкий и эластичный имплант, разработанный в EPFL, устанавливается под твердой мозговой оболочкой непосредственно на спинной мозг. Его эластичность и способность к деформации почти идентичны окружающей его живой ткани.
Это сводит к минимуму трение и воспаление. При имплантации крысам прототип e-Dura не вызвал ни повреждений, ни отторжения даже через два месяца.
Более жесткие традиционные имплантаты могли бы вызвать значительное повреждение нервной ткани в течение этого периода времени.Исследователи протестировали прототип устройства, применив свой протокол реабилитации, который сочетает в себе электрическую и химическую стимуляцию, к парализованным крысам.
Имплант не только доказал свою биосовместимость, но и отлично справился со своей задачей, позволив крысам снова обрести способность самостоятельно ходить после нескольких недель обучения.«Наш имплант e-Dura может оставаться в спинном мозге или коре в течение длительного периода времени именно потому, что он имеет те же механические свойства, что и сама твердая мозговая оболочка.
Это открывает новые терапевтические возможности для пациентов, страдающих неврологической травмой или расстройствами. ", — объясняет Лакур, соавтор статьи и владелец кафедры Бертарелли EPFL по нейропротезным технологиям.Гибкость ткани, эффективность электроники
Разработка имплантата e-Dura была настоящим инженерным подвигом. Такой же гибкий и растягиваемый, как и живая ткань, он, тем не менее, включает в себя электронные элементы, которые стимулируют спинной мозг в точке повреждения. Силиконовая подложка покрыта потрескавшимися золотыми электропроводящими дорожками, которые можно тянуть и растягивать.
Электроды изготовлены из инновационного композита кремниевых и платиновых микрошариков. Их можно деформировать в любом направлении, сохраняя при этом оптимальную электропроводность.
Наконец, жидкостный микроканал позволяет доставлять фармакологические вещества — в данном случае нейротрансмиттеры — которые реанимируют нервные клетки под поврежденной тканью.Имплант также можно использовать для отслеживания электрических импульсов, исходящих от мозга в режиме реального времени. Когда они это сделали, ученые смогли точно определить двигательное намерение животного до того, как оно было переведено в движение.«Это первый нейрональный поверхностный имплант, разработанный с самого начала для долгосрочного применения.
Чтобы создать его, нам пришлось объединить опыт из значительного числа областей», — объясняет Куртин, соавтор и владелец кресла IRP EPFL в области позвоночника. Ремонт шнура. «Сюда входят материаловедение, электроника, нейробиология, медицина и программирование алгоритмов. Я не думаю, что есть много мест в мире, где можно найти такой уровень междисциплинарного сотрудничества, который существует в нашем Центре нейропротезирования».В настоящее время имплантат e-Dura в первую очередь тестируется в случаях повреждения спинного мозга у парализованных крыс.
Но потенциал применения этих поверхностных имплантатов огромен — например, при эпилепсии, болезни Паркинсона и обезболивании. Ученые планируют перейти к клиническим испытаниям на людях и разработать прототип в рамках подготовки к коммерциализации.