Medicina astăzi distrează tot felul de planuri ambițioase de citire a semnalelor cerebrale pentru a controla scaunele cu rotile sau de a folosi electronice pentru a ocoli leziunile coloanei vertebrale. Dar majoritatea acestor idei pentru implanturi care pot interfața cu sistemul nervos se confruntă cu o problemă de bază a materialelor: firele sunt rigide și corpurile sunt moi.

flexibil

Acest lucru i-a motivat pe unii cercetători de la École Polytechnique Fédérale, din Lausanne, Elveția, să proiecteze un implant electronic moale și flexibil, despre care se spune că are aceeași capacitate de a se îndoi și de a se întinde ca dura mater, membrana care înconjoară creierul și măduva spinării.

Oamenii de știință, inclusiv Gregoire Courtine, au arătat anterior că implanturile pot permite șoarecilor cu leziuni ale coloanei vertebrale să meargă din nou. Au făcut acest lucru trimițând modele de șocuri electrice către măduva spinării prin intermediul electrozilor așezați în interiorul coloanei vertebrale (a se vedea „Șobolanii paralizați fac 1.000 de pași, orchestrați de computer”). Dar firele rigide au ajuns să distrugă sistemul nervos al șoarecilor.

Nu vă mulțumiți cu jumătate din poveste.
Obțineți acces gratuit la știrile tehnologice de aici și acum, fără paravane.

MIT Technology Review oferă un filtru inteligent și independent pentru fluxul de informații despre tehnologie.

Așa că Courtine s-a alăturat inginerului electric Stéphanie Lacour (vezi „Inovatori sub 35, 2006: Stéphanie Lacour”) pentru a veni cu un nou implant pe care îl numesc „e-dura”. Este fabricat din silicon moale, fire de aur întinse și electrozi cauciucați, cu platină, precum și un microcanal prin care cercetătorii au putut pompa medicamente.

Lucrarea se bazează pe progresele în curs în domeniul electronicii flexibile. Alți oameni de știință au construit patch-uri care se potrivesc cu proprietățile pielii și includ circuite, senzori sau chiar aparate de radio (vezi „Tatuaje electronice stick-on”).

Ceea ce este nou este modul în care aparatele electronice extensibile se îmbină cu un efort tot mai mare de a inventa noi modalități de a trimite și primi semnale de la nervi (vezi „Neuroscience’s New Toolbox”). „Oamenii depășesc limitele, deoarece toată lumea dorește să interacționeze exact cu creierul și sistemul nervos”, spune Polina Anikeeva, cercetător în materie de materiale la MIT, care dezvoltă fire de fibră optică ultra subțire ca un mod diferit de interfață cu țesutul neuronal.

Motivul pentru care electrozii metalici sau din plastic provoacă în cele din urmă daune sau încetează să mai funcționeze este acela că cauzează comprimarea și deteriorarea țesuturilor. Un implant rigid, chiar dacă este foarte subțire, nu se va întinde la fel ca măduva spinării. „Alunecă împotriva țesutului și provoacă multe inflamații”, spune Lacour. "Când te apleci pentru a-ți lega șireturile, măduva spinării se întinde cu câteva procente."

Implantul imită o proprietate a țesutului uman numită viscoelasticitate - undeva între cauciuc și un fluid foarte gros. Ciupiți pielea de pe mână cu forță și se va deforma, dar apoi va reveni la locul său.

Folosind implantul flexibil, oamenii de știință elvețieni au raportat astăzi în revista Science că ar putea depăși leziunile coloanei vertebrale la șobolani înfășurându-l în jurul măduvei spinării și trimitând semnale electrice pentru a face mișcarea picioarelor posterioare ale rozătoarelor. De asemenea, au pompat substanțe chimice pentru a îmbunătăți procesul. După două luni, au observat puține semne de deteriorare a țesuturilor în comparație cu electrozii convenționali, care au ajuns să provoace o reacție imună și să afecteze capacitatea animalului de a se mișca.

Scopul final al acestui tip de cercetare este un implant care ar putea restabili capacitatea unei persoane paralizate de a merge. Lacour spune că este încă departe, dar consideră că va implica probabil o electronică soft. „Dacă doriți o terapie pentru pacienți, doriți să vă asigurați că poate dura în corp”, spune ea. Daca putem asorta proprietatile tesutului neural ar trebui sa avem o interfata mai buna.