Neuroprotesi per paralisi: un nuovo impianto sul midollo spinale

12 01 2015

Nuove terapie sono all'orizzonte per la ferita del midollo spinale di seguenti paralizzato gli individui. L'impianto di e-Dura sviluppato dagli scienziati EPFL può essere applicato direttamente al midollo spinale senza causare infiammazione e danno. Il dispositivo è descritto in un articolo apparso online gennaio 8, 2015, nella scienza.

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EPFL gli scienziati sono riusciti a ottenere ratti a piedi proprio nuovamente utilizzando una combinazione di stimolazione elettrica e chimica. Ma applicando questo metodo agli esseri umani richiederebbe gli impianti polifunzionali che potrebbero essere installati per lunghi periodi di tempo sul midollo spinale senza causare alcun danno tissutale. Questo è precisamente ciò che hanno sviluppato le squadre dei professori Stéphanie Lacour e Grégoire Courtine. Loro impianto e Dura è progettato specificamente per l'impianto sulla superficie del cervello o del midollo spinale. Il piccolo dispositivo imita molto attentamente le proprietà meccaniche del tessuto vivente, e contemporaneamente può fornire impulsi elettrici e sostanze farmacologiche. I rischi di rigetto e/o danni al midollo spinale sono stati drasticamente ridotti. Un articolo sull'impianto apparirà ai primi di gennaio in Science Magazine.

Cosiddetti "impianti di superficie" hanno raggiunto un roadblock; non possono essere applicate a lungo termine al cervello o del midollo spinale, sotto l'involucro protettivo del sistema nervoso, altrimenti noto come il mater di dura","perché quando i tessuti nervosi spostare o allungare, si strofinano contro questi dispositivi rigidi. Dopo un po', Questo ripetuto attrito provoca infiammazione, accumulo di tessuto cicatriziale, e rifiuto.

 

Un impianto di facile-fa-it

Flessibile ed elastico, l'impianto sviluppato presso l'EPFL è posizionato sotto il mater di dura, direttamente sul midollo spinale. L'elasticità e il suo potenziale per deformazione sono quasi identici al tessuto vivente che lo circonda. Ciò riduce l'attrito e infiammazione al minimo. Quando impiantati in ratti, il prototipo e-Dura causata né danni né rifiuto, anche dopo due mesi. Più rigida la protesi tradizionale avrebbe causato danni ai tessuti del nervo significativo durante questo periodo di tempo.

I ricercatori hanno testato il prototipo di dispositivo applicando loro protocollo di riabilitazione — che combina stimolazione elettrica e chimica – ai ratti paralizzati. Non solo l'impianto ha dimostrato la sua biocompatibilità, ma ha anche fatto il suo lavoro perfettamente, permettendo che i ratti a riacquistare la capacità di camminare sul propria nuovamente dopo poche settimane di addestramento.

"Il nostro impianto e Dura può rimanere per un lungo periodo di tempo sul midollo spinale o la corteccia, proprio perché ha le stesse proprietà meccaniche del mater di dura si. Questo apre nuove possibilità terapeutiche per i pazienti che soffrono di disturbi o traumi neurologici, particolarmente gli individui che sono paralizzati dopo la ferita del midollo spinale,"spiega Lacour, co-autore del libro, e titolare della cattedra di Bertarelli EPFL in tecnologia Neuroprosthetic.

 

Flessibilità del tessuto, efficienza di elettronica

Sviluppare l'impianto e Dura è stato abbastanza una prodezza di ingegneria. Come flessibile ed estensibile come tessuto vivente, comunque include elementi elettronici che stimolano il midollo spinale al momento dell'infortunio. Il substrato di silicio è coperto d'oro cracking elettrico conducendo tracce che possono essere tirati e allungati. Gli elettrodi sono costituiti da un innovativo composto di silicio e microperle platino. Essi possono essere deformate in qualsiasi direzione, garantendo ancora ottimale conducibilità elettrica. Infine, un microchannel fluidico consente la consegna di sostanze farmacologiche – neurotrasmettitori in questo caso – che sarà rianimare le cellule nervose sotto il tessuto danneggiato.

L'impianto può essere utilizzato anche per monitorare gli impulsi elettrici dal cervello in tempo reale. Quando hanno fatto questo, gli scienziati sono stati in grado di estrarre con precisione motore intento dell'animale prima di esso è stato tradotto in movimento.

"È il primo impianto di superficie neuronale progettato dall'inizio per applicazione a lungo termine. Al fine di costruire, abbiamo dovuto unire esperienza da un considerevole numero di aree,"spiega Courtine, co-autore e titolare della cattedra di IRP EPFL in riparazione del midollo spinale. "Questi includono scienza dei materiali, elettronica, neuroscienze, medicina, programmazione di algoritmo e. Non credo ci siano molti posti al mondo dove si trova il livello di cooperazione interdisciplinare che esiste nel nostro centro per neuroprotesi."

Per il momento, l'impianto e-Dura è stata testata principalmente nei casi di lesioni del midollo spinale nei ratti paralizzati. Ma il potenziale per l'applicazione di questi impianti di superficie è enorme – ad esempio nell'epilessia, Morbo di Parkinson e gestione del dolore. Gli scienziati stanno progettando di spostare verso sperimentazioni cliniche nell'uomo, e a sviluppare il loro prototipo in preparazione per la commercializzazione.

 

Actu.EPFL.ch [en línea] Lausanne (CH): actu.EPFL.ch, 12 de enero de 2015 [Ref. 08 de enero de 2015] Disponibile su Internet:http://actu.EPFL.ch/News/neuroprosthetics-for-Paralysis-an-New-Implant-on-t/


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