Новый имплантат вернет парализованным способность ходить
Швейцарским исследователям из федеральной политехнической школы Лозанны удалось с помощью комбинации электрических и химических стимулов вернуть способность ходить крысам с повреждениями позвоночника. Применение этой методики в клинической практике подразумевает внедрение в организм человека мультифункциональных имплантатов, которые могли бы в течение длительного времени находиться на поверхности спинного мозга, не вызывая раздражения и повреждений ткани.
Это стало возможным благодаря разработанному авторами имплантату e-Dura, представляющему собой небольшое устройство, способное одновременно испускать электрические импульсы и высвобождать фармакологические препараты. При этом его механические свойства практически не отличаются от механических свойств живой ткани.
По словам разработчиков, им удалось преодолеть барьер, приостановивший прогресс в разработке так называемых «поверхностных имплантатов». Более ранние варианты подобных устройств не могли в течение продолжительного времени находиться непосредственно на поверхности головного или спинного мозга под защитной оболочкой нервной системы, известной как твердая мозговая оболочка (лат. dura mater). При движениях или растяжении нервной ткани она терлась о твердые устройства, что приводило к развитию воспаления, формированию рубцов и отторжению. Гибкость и растяжимость нового имплантата минимизирует все эти нежелательные проявления.
Исследователи протестировали прототип устройства на парализованных крысах, имплантировав его под твердую мозговую оболочку спинного мозга животных. К крысам применили реабилитационный протокол, заключающийся в комбинированном воздействии электрической и химической стимуляции. Полученные результаты продемонстрировали не только биосовместимость имплантата, который в течение двух месяцев не вызывал никаких побочных реакций, но и его способность возвращать животным способность ходить после нескольких недель тренировок.
Имплантат e-Dura представляет собой очень сложное устройство. Его создание стало возможным благодаря совместной работе специалистов в различных областях, в том числе материаловедении, электронике, нейробиологии, медицине и программировании.
Изготавливаемая из оксида кремния основа имплантата покрыта растягивающимися электродами. Их эластичность обеспечивают насечки на полосках из золота с добавкой инновационного композитного материала, в состав которого входят микрогранулы из оксида кремния и платины. Такие электроды могут деформироваться в любом направлении, сохраняя оптимальную электрическую проводимость. И, наконец, пронизывающие имплантат микрожидкостные каналы обеспечивают доставку и высвобождение фармакологических препаратов – в данном случае нейротрансмиттеров, – реанимирующих поврежденные нервные клетки.
Имплантат e-Dura также можно использовать для мониторинга генерируемых мозгом электрических импульсов в реальном времени. При проведении экспериментов исследователям удавалось в высокой степенью точности регистрировать намерения животных до того, как они воплощались в движения.
Разработчики считают, что потенциальные возможности применения нового имплантата огромны. Например, его можно использовать при эпилепсии, болезни Паркинсона, а также в терапии хронической боли. Исследователи планируют в обозримом будущем приступить к проведению клинических исследований e-Dura и подготовиться к коммерциализации устройства.
Статья Ivan R. Minev et al. Electronic dura mater for long-term multimodal neural interfaces опубликована в журнале Science.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Ecole Polytechnique Federale de Lausanne:
Neuroprosthetics for paralysis: an new implant on the spinal cord.
14.01.2015