Bioingenieure haben eine neue Lösung zur Heilung geschädigter Nerven entwickelt, indem sie eine neue Art bioelektronischer „Medizin“ erfunden haben. Das implantierbare, biologisch abbaubare drahtlose Gerät beschleunigt den Heilungsprozess einiger der schwierigsten Verletzungen im menschlichen Körper.
Zwei Teams haben an der Projekt Materialwissenschaftler und Ingenieure aus dem Nordwesten arbeiteten eng mit Neurochirurgen der Washington University an dem Gerät zusammen.
Das Ergebnis ist ein ultradünnes drahtloses Gerät in Groschengröße, das nach der Operation regelmäßig Stromimpulse an beschädigte Nerven liefert. Nach zwei Wochen zieht das winzige Gerät auf natürliche Weise in den Körper ein.
Die Forschung wurde in einer aktuellen Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht Naturmedizin .
Erstellen eines verschwindenden elektronischen Geräts
Ein Hauptvorteil der Verfolgung biologisch abbaubarer elektronischer Geräte besteht darin, einen betroffenen Bereich direkt zu behandeln und gleichzeitig die Auswirkungen herkömmlicher permanenter Implantate zu verringern.
"Diese technischen Systeme bieten eine aktive therapeutische Funktion in einem programmierbaren, dosierten Format und verschwinden dann auf natürliche Weise spurlos im Körper", sagte John A. Rogers aus dem Nordwesten, ein Pionier für biointegrierte Technologien und Co-Senior-Autorder Studie: "Dieser Therapieansatz ermöglicht es einem, über Optionen nachzudenken, die über Medikamente und Chemie hinausgehen."
Rogers und sein Team haben sich in den letzten acht Jahren auf Elektronik spezialisiert, insbesondere auf biologisch abbaubare Geräte. Als sich Neurochirurgen an der Washington University an sie wandten, wusste Rogers, dass sie eine innovative Lösung finden konnten.
"Wir wissen, dass die elektrische Stimulation während der Operation hilft, aber sobald die Operation beendet ist, wird das Fenster für Eingriffe geschlossen", sagte der Co-Senior-Autor Wilson "Zack" Ray, Associate Professor für Neurochirurgie, Biomedizintechnik und OrthopädieOperation an der Washington University. "Mit diesem Gerät haben wir gezeigt, dass eine planmäßige elektrische Stimulation die Nervenregeneration weiter verbessern kann."
Das Northwestern-Team hat ein flexibles Gerät entwickelt, das sich um verletzte Nervengruppen wickeln kann. Ein Fernsender versorgt das Gerät wie eine Handy-Ladematte mit Strom, erklärte das Team.
Die Gruppe der Washington University wurde dann beauftragt, die Geräte in Laborumgebungen zu testen. Sie verwendeten Ratten mit verletzten Ischiasnerven die Nerven, die Signale über die Beine auf und ab senden. Eine Stunde am Tag gaben die Geräte den Ratten elektrische StimulationDie Studie dauerte 10 Wochen und die Forscher teilten die Ratten in verschiedene Behandlungsgrade ein.
Die Neurowissenschaftler stellten fest, dass sich die Nerven- und Muskelkraft der Ratten umso schneller erholte, je mehr Tage elektrische Stimulation sie erhielten. Es wurden auch keine nachteiligen Auswirkungen des in die Ratten absorbierenden Geräts festgestellt.
"Bevor wir diese Studie durchgeführt haben, waren wir uns nicht sicher, ob eine längere Stimulation einen Unterschied machen würde, und jetzt, da wir wissen, dass dies der Fall ist, können wir versuchen, den idealen Zeitrahmen zu finden, um die Erholung zu maximieren", sagte RayWir haben 12 statt sechs Tage lang eine elektrische Stimulation durchgeführt. Hätte es mehr therapeutischen Nutzen gegeben? Vielleicht. Wir prüfen das jetzt. "
Eine wachsende Zukunft elektronischer Geräte
Der Erfolg mit diesem Gerät gibt beiden Teams mehr Ideen darüber, wie sie die bahnbrechende Forschung an anderer Stelle anwenden können. Die nächsten Schritte umfassen die Verstärkung der Signalleistung für das Gerät und die Verlängerung der Betriebsdauer des Geräts vor dem Abbau.
"Wir konstruieren die Geräte so, dass sie verschwinden", sagte Rogers. "Diese Vorstellung von transienten elektronischen Geräten ist seit fast 10 Jahren ein Thema von großem Interesse in meiner Gruppe - in gewissem Sinne eine große Suche in der Materialwissenschaft. Wir sind es."aufgeregt, weil wir jetzt die Teile - die Materialien, die Geräte, die Herstellungsansätze, die Konstruktionskonzepte auf Systemebene - haben, um diese Konzepte auf eine Weise zu nutzen, die für große Herausforderungen in der menschlichen Gesundheit relevant sein könnte. "
Die Forscher hoffen, das Gerät eines Tages so entwickeln zu können, dass Behandlungen für eine Reihe von Erkrankungen beim Menschen ersetzt werden. Dank seines breiten Nutzens kann es sogar zu einem temporären Schrittmacher oder einer Schnittstelle für das Rückenmark werden.
Via : Northwestern University