바이오하이브리드 장치로 새롭고 향상된 신경 임플란트 생성

연구원 캠브리지 대학 영국에서 유연한 전극 어레이에 이식된 다능성 줄기 세포로 만든 새로운 유형의 신경 임플란트를 개발했습니다. 조직-전자 인터페이스를 크게 개선하는 이 장치는 현재 클리닉에서 볼 수 없는 수준으로 고급 신경 보철 팔다리를 구동하고 신경계 손상을 우회하여 마비된 팔다리의 기능을 개선하는 데 사용할 수 있습니다.

기능적 신경 임플란트를 만드는 것은 시간이 지남에 따라 전극 주위에 흉터 조직이 형성되어 임플란트와 신경 사이의 연결을 저하시키는 경향이 있기 때문에 어렵습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구진은 다미아노 바로네, 두 가지 고급 치료법을 결합했습니다. 재생 의학(세포를 체내에 도입하여 자연 조직을 복구하는 것); 생체 전자 공학, 장치가 이식되어 조직과 인터페이스하고 제어합니다. 전극과 조직 사이에 유도만능줄기세포(유도만능줄기세포)에서 재프로그래밍한 (골격근) 세포층을 삽입해 전극과 조직 사이에 인터페이스가 이식된 신경이 성장할 수 있음을 발견했다. 인터페이스로 생물학적으로 연결됩니다.

Barone은 "이 전략을 통해 우리는 훨씬 더 높은 품질과 양의 신경 연결을 달성하고 흉터 조직을 예방할 수 있었습니다."라고 설명합니다. "이러한 연결은 부상이나 보철물로 인해 뇌에서 분리된 근육을 구동하여 이동성을 복원하는 데 사용될 수 있습니다."

신경계와 인터페이스하는 완전히 새로운 방법

유도만능줄기세포가 이런 방식으로 살아있는 유기체에 사용된 것은 이번이 처음이며, 이 개념은 신경계와의 인터페이스에 대한 완전히 새로운 방식의 문을 열어준다고 Barone은 덧붙입니다.

바이오하이브리드 장치를 만들기 위해 케임브리지 연구원들은 박막 전극 어레이를 제작하고 오염을 제거하는 작업을 시작했습니다. 다음으로 유도만능줄기세포를 기기에 심어 근육세포로 전환하도록 유도했다.

"우리 장치는 매우 유연하고 생체 적합하며 고해상도 기록 및 자극 기능이 있습니다."라고 Barone은 말합니다. 물리 세계. "이 프로젝트에서 우리가 사용한 줄기 세포는 매우 높은 밀도로 단 10~XNUMX일 만에 필요한 유형의 세포가 되는 특별한 이점이 있습니다."

팀은 마비된 쥐의 팔뚝에 장치를 이식하여 장치를 테스트했습니다. 쥐의 팔다리에 있는 신경과 통합된 근육 세포와 움직임이 회복되지 않은 동안 장치는 움직임을 제어하는 ​​뇌의 신호를 감지할 수 있었으며 이는 중요한 발전입니다. 세포는 실험 기간(28일) 동안 생존했으며, 이는 이러한 시도에서 달성된 가장 긴 기간입니다.

뇌-컴퓨터 인터페이스: 환자의 삶을 개선하기 위한 맞춤형 신경 기술

조직에 통합하기 쉽고 장기적으로 안정적일 뿐만 아니라 작은 크기로 키홀 수술을 통해 장치를 이식할 수 있습니다. 이것은 복잡하고 훨씬 더 큰 다른 신경 인터페이스 기술과 대조됩니다.

에 그들의 작업을 보고하는 연구원들은 과학의 발전, 이제 바이오하이브리드 인터페이스를 보철물 또는 마비된 팔다리에 연결하여 동물 모델과 궁극적으로 인간의 이동성을 향상시킬 계획입니다. Barone은 "우리는 또한 다른 전자 설계와 다른 세포 유형을 사용하여 임상적으로 필요한 다른 영역에서 바이오하이브리드 인터페이스의 개념을 탐구하기를 희망합니다."라고 말했습니다.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/biohybrid-device-creates-new-and-improved-neural-implant/