• Yulia Mi

Создан биоразлагаемый имплантат для электростимуляции нервных окончаний

Исследователи из Северо-Западного университета в США совместно с нейрохирургами из Вашингтонского Университета разработали первый образец биоэлектронной медицины: имплантируемый биодеградируемый беспроводной прибор, который ускоряет регенерацию нервных окончаний человека и улучшает процесс заживления поврежденного нерва. Это устройство передает электрические импульсы поврежденным после оперативного вмешательства нервам, ускоряя восстановление мускульной силы и управления. Устройство имеет размеры с 10-центовую монету и толщину меньше толщины одного листа бумаги.


Имплантат имеет весьма скромные размеры

Глобальной целью разработки ученых является снижение необходимой после оперативного вмешательства фармацевтической терапии. Ученые надеются, что технология внедрения биоэлектронных приборов в организм человека сможет дополнить или полностью заменить необходимость применения лекарственных терапевтических препаратов в клинический период времени. Преимуществом такой технологии является снижение побочных эффектов, поскольку устройство будет воздействовать только в той части организма, где это необходимо, и столько по времени, сколько это необходимо.


«Такие инженерные системы позволяют делать терапию программируемой, дозируемой и затем естественным образом исчезающей в теле человека без следа,» - говорит Джон Роджерс, соавтор работ по технологиям биоинтеграции из Северо-Западного университета.

Созданные учеными имплантаты однажды позволят обходится без антибиотиков и других химических препаратов.


Пока прибор не был протестирован на людях, но открытие обещает значительно улучшить терапию пациентов с повреждениями нервных окончаний. В случаях, когда необходимо амбулаторное лечение, стандартной практикой является электростимуляции в течение всего лечения с целью ускорения выздоровления. До настоящего времени было довольно трудно обеспечить воздействие во всех точках организма, где это необходимо, столь длительное время.


«Мы знаем, что электрическая стимуляция в течение амбулаторного лечения помогает, но по окончании лечения вмешательство заканчивается. С этим прибором мы покажем, что электрическая стимуляция на регулярной основе в значительной степени ускоряет процесс заживления и восстановления», - говорит соавтор работ профессор нейрохирургии доктор Уилсон Рэй.


За последние 8 лет Роджерс и его лаборатория подобрали полную коллекцию электронных материалов, дизайнов приборов и изобрели технику биодеградации устройств в широком диапазоне опций для решения различных медицинских задач. Когда Рэй и его коллеги из Вашингтонского университета занялись поиском методов улучшения электростимуляции пациентов, Роджерс и его коллеги оперативно включились в работу. Они разработали и создали тонкое, гибкое устройство, которое обволакивает поврежденный нерв и передает электрические импульсы в заданные интервалы времени до полной деградации устройства в организме. Прибор имеет удаленное питание и управление с помощью передатчика, располагаемого вне тела человека, который действует по принципу, схожему с принципом беспроводной зарядки телефона. Роджерс и его команда активно работали над развитием технологии и получили разрешение на проведение тестов над животными.


Затем ученые изучали возможности своих биоэлектронных устройств на крысах с поврежденными седалищными нервами. Эти нервные окончания передают сигналы нижним конечностям и контролируют их сухожилия и мышцы. Исследователи использовали прибор для воздействия в течение одного часа в день, длительностью 1 день, 3 дня и 6 дней. Затем сравнивали результаты между собой, отслеживая процесс восстановления в течение 10 недель. Ученые обнаружили, что любая электрическая стимуляция лучше, чем ее отсутствие, поскольку она позволила увеличить мускульную массу и силу. Вдобавок, чем большее количество дней подопытные получали электростимуляцию, тем быстрее восстанавливались нервные окончания. Никаких побочных эффектов от самого устройства обнаружено не было.

Сейчас ученые проводят эксперименты с целью обнаружения оптимального времени электростимуляции. Варьируя состав и толщину материалов устройства, Роджерс и его коллеги могут точно контролировать количество дней, в течение которых устройство будет функциональным до своей деградации.


Последние разработанные учеными модели устройства могут работать в течение нескольких недель.


Исследование было опубликовано 8 октября в журнале Nature Medicine. Ученые также продемонстрировали, что прибор можно использовать как временный кардиостимулятор и другие функциональные возможности прибора.


Авторы фото: Northwestern University


#электростимуляция #биоинженерия #имплантат #биоразлагаемый #новостимедицинскихтехнологий

Подписаться на новости SCDAILY