Urządzenie Biohybrid tworzy nowy i ulepszony implant neuronowy

Naukowcy z University of Cambridge w Wielkiej Brytanii opracowali nowy typ implantu neuronowego wykonanego z pluripotencjalnych komórek macierzystych wszczepionych w elastyczne układy elektrod. Urządzenie, które znacznie poprawia interfejs tkanka-elektronika, mogłoby być wykorzystywane do napędzania zaawansowanych neuroprotez kończyn w stopniu niespotykanym obecnie w klinice oraz poprawy funkcji sparaliżowanych kończyn poprzez ominięcie uszkodzeń układu nerwowego.

Tworzenie funkcjonalnych implantów nerwowych jest trudne, ponieważ z czasem wokół elektrod tworzy się tkanka bliznowata, niszcząc połączenie między implantem a nerwem.

Aby rozwiązać ten problem, naukowcy, współkierowani przez Damiana Barona, połączył dwie zaawansowane terapie: medycynę regeneracyjną, w której komórki są wprowadzane do organizmu w celu naprawy natywnej tkanki; oraz bioelektronika, gdzie wszczepia się urządzenia w celu połączenia z tkanką i kontrolowania jej. Dzięki umieszczeniu warstwy komórek (mięśni szkieletowych) przeprogramowanych z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (komórek, które można różnicować w dowolny typ komórek) między elektrodami a tkanką, odkryli, że nerw, do którego wszczepiono interfejs, był w stanie rosnąć i biologicznie połączyć się z interfejsem.

„Ta strategia pozwoliła nam osiągnąć znacznie wyższą jakość i ilość połączeń z nerwami oraz zapobiegać powstawaniu blizn” – wyjaśnia Barone. „Te połączenia można z kolei wykorzystać do napędzania mięśnia, który jest odłączony od mózgu z powodu urazu lub protezy, przywracając w ten sposób mobilność”.

Całkowicie nowy sposób interakcji z układem nerwowym

Po raz pierwszy indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste zostały użyte w ten sposób w żywym organizmie, a koncepcja otwiera drzwi do zupełnie nowego sposobu łączenia się z układem nerwowym, dodaje Barone.

Aby stworzyć swoje urządzenie biohybrydowe, naukowcy z Cambridge rozpoczęli od wytworzenia cienkowarstwowego układu elektrod i odkażenia go. Następnie zaszczepili indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste na urządzeniu i indukowali te komórki do przekształcenia się w komórki mięśniowe.

„Nasze urządzenie jest bardzo elastyczne i biokompatybilne oraz ma możliwości nagrywania i stymulacji w wysokiej rozdzielczości” – mówi Barone Świat Fizyki. „Komórki macierzyste, których użyliśmy w tym projekcie, mają tę szczególną zaletę, że stają się wymaganym rodzajem komórek w ciągu zaledwie ośmiu do dziesięciu dni o bardzo dużej gęstości”.

Zespół przetestował swoje urządzenie, wszczepiając je w sparaliżowane przedramiona szczurów. Komórki mięśniowe zintegrowały się z nerwami w kończynach szczurów i chociaż ruch nie został przywrócony, urządzenie było w stanie wykryć sygnały z mózgu, które kontrolują ruch, co jest ważnym postępem. Komórki przeżyły czas trwania eksperymentu (28 dni), co jest najdłuższym okresem, jaki kiedykolwiek osiągnięto dla takiej próby.

Interfejsy mózg-komputer: dostosowanie neurotechnologii do poprawy życia pacjentów

Oprócz łatwej integracji z tkanką i długoterminowej stabilności urządzenie można wszczepić za pomocą chirurgii przez dziurkę od klucza, biorąc pod uwagę jego niewielkie rozmiary. Kontrastuje to z innymi technologiami interfejsów neuronowych, które są złożone i znacznie większe.

Badacze, którzy zgłaszają swoją pracę w: Postępy nauki, planują teraz połączyć interfejs biohybrydowy z protezami lub sparaliżowanymi kończynami, aby poprawić mobilność w modelach zwierzęcych i ostatecznie u ludzi. „Mamy również nadzieję zbadać koncepcję interfejsów biohybrydowych w innych obszarach potrzeb klinicznych z różnymi konstrukcjami elektronicznymi i różnymi typami komórek”, mówi Barone.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/biohybrid-device-creates-new-and-improved-neural-implant/