211service.com
Ein biegsames Implantat erschließt das Nervensystem, ohne es zu beschädigen
Die Medizin hegt heutzutage alle möglichen ehrgeizigen Pläne, um Gehirnsignale auszulesen, um Rollstühle zu steuern, oder Elektronik zu verwenden, um Wirbelsäulenverletzungen zu umgehen. Aber die meisten dieser Ideen für Implantate, die mit dem Nervensystem verbunden werden können, stoßen auf ein grundlegendes Materialproblem: Drähte sind steif und Körper sind weich.
Ein Implantat aus Silikon und Golddrähten ist so dehnbar wie menschliches Gewebe.
Das motivierte einige Forscher an der École Polytechnique Fédérale in Lausanne, Schweiz, ein weiches, flexibles elektronisches Implantat zu entwickeln, von dem sie sagen, dass es die gleiche Fähigkeit hat, sich zu biegen und zu dehnen wie Dura Mater, die Membran, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt.
Die Wissenschaftler, darunter Gregor Courtine , haben zuvor gezeigt, dass Implantate es Mäusen mit Wirbelsäulenverletzungen ermöglichen können, wieder zu gehen. Sie taten dies, indem sie über Elektroden, die in der Wirbelsäule platziert wurden, Muster von Elektroschocks an das Rückenmark sendeten (siehe Gelähmte Ratten machen 1.000 Schritte, orchestriert durch Computer). Aber die starren Drähte schädigten schließlich das Nervensystem der Mäuse.
Also wurde Courtine Elektroingenieurin Stéphanie Lacour (siehe Innovators Under 35, 2006: Stéphanie Lacour), um ein neues Implantat zu entwickeln, das sie e-dura nennen. Es besteht aus weichem Silikon, dehnbaren Golddrähten und gummiartigen, mit Platin gesprenkelten Elektroden sowie einem Mikrokanal, durch den die Forscher Medikamente pumpen konnten.
Die Arbeit baut auf laufenden Fortschritten in der flexiblen Elektronik auf. Andere Wissenschaftler haben Patches gebaut, die den Eigenschaften der Haut entsprechen und Schaltkreise, Sensoren oder sogar Funkgeräte enthalten (siehe Elektronische Tattoos zum Aufkleben).
Neu ist, wie sich dehnbare Elektronik mit einem wachsenden Bestreben verschmilzt, neue Wege zum Senden und Empfangen von Signalen von Nerven zu erfinden (siehe Neuroscience’s New Toolbox ). Die Menschen gehen an die Grenzen, weil jeder präzise mit dem Gehirn und dem Nervensystem interagieren möchte, sagt Polina Anikeeva, eine Materialwissenschaftlerin am MIT, die ultradünne Glasfaserfäden als eine andere Art der Verbindung mit Nervengewebe entwickelt.
Der Grund, warum Metall- oder Kunststoffelektroden schließlich Schäden verursachen oder nicht mehr funktionieren, ist, dass sie Kompression und Gewebeschäden verursachen. Ein steifes Implantat, selbst wenn es sehr dünn ist, dehnt sich immer noch nicht so wie das Rückenmark. Es gleitet gegen das Gewebe und verursacht viele Entzündungen, sagt Lacour. Wenn Sie sich bücken, um Ihre Schnürsenkel zu binden, dehnt sich das Rückenmark um mehrere Prozent.
Das Implantat ahmt eine Eigenschaft menschlichen Gewebes nach, die als Viskoelastizität bezeichnet wird – irgendwo zwischen Gummi und einer sehr dicken Flüssigkeit. Drücken Sie die Haut an Ihrer Hand mit Kraft zusammen und sie verformt sich, fließt dann aber wieder an ihren Platz zurück.
Über den Einsatz des flexiblen Implantats berichteten die Schweizer Wissenschaftler heute im Fachblatt Wissenschaft dass sie Wirbelsäulenverletzungen bei Ratten überwinden konnten, indem sie sie um das Rückenmark wickelten und elektrische Signale sendeten, um die Hinterbeine des Nagetiers zu bewegen. Sie pumpten auch Chemikalien hinein, um den Prozess zu verbessern. Nach zwei Monaten sahen sie im Vergleich zu herkömmlichen Elektroden nur wenige Anzeichen von Gewebeschäden, was schließlich zu einer Immunreaktion führte und die Bewegungsfähigkeit des Tieres beeinträchtigte.
Das ultimative Ziel dieser Art von Forschung ist ein Implantat, das die Gehfähigkeit eines gelähmten Menschen wiederherstellen könnte. Lacour sagt, dass dies noch in weiter Ferne liegt, glaubt aber, dass es sich wahrscheinlich um weiche Elektronik handeln wird. Wenn Sie eine Therapie für Patienten wünschen, möchten Sie sicherstellen, dass sie im Körper anhält, sagt sie. Wenn wir die Eigenschaften des neuralen Gewebes anpassen können, sollten wir eine bessere Schnittstelle haben.