Cambridge araştırmacıları, nörolojik rahatsızlıkları tedavi etmek ve protezleri kontrol etmek için yeni yollar sunan, sinirleri sarabilen esnek, minimal invazif cihazlar yarattı.
Araştırmacılar, bireysel sinir liflerini onlara zarar vermeden sarabilen küçük, esnek cihazlar geliştirdiler.
Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar, epilepsi ve kronik ağrı da dahil olmak üzere bir dizi bozukluğun tanı ve tedavisinde veya protez uzuvların kontrolünde kullanılabilecek cihazları geliştirmek için esnek elektronik ve yumuşak robot tekniklerini birleştirdi.
Periferik Sinir Arayüzlerindeki Gelişmeler
Periferik sinirlerle (beyni ve omuriliği birbirine bağlayan 43 çift motor ve duyu siniri) arayüz oluşturmak için kullanılan mevcut araçlar eski, hantal ve yüksek sinir yaralanması riski taşıyor. Ancak Cambridge ekibi tarafından geliştirilen robotik sinir ‘manşetleri’, hassas sinir liflerini herhangi bir hasara yol açmadan kavrayacak veya saracak kadar hassastır.
Sıçanlarda sinir manşetleri üzerinde yapılan testler, cihazların kontrollü bir şekilde şekil değiştirmesi için yalnızca çok küçük voltajlara ihtiyaç duyduğunu, cerrahi dikişlere veya yapıştırıcılara ihtiyaç duymadan sinirlerin etrafında kendiliğinden kapanan bir döngü oluşturduğunu gösterdi.
Potansiyel Uygulamalar ve Faydalar
Araştırmacılar, yumuşak elektrikli aktüatörlerin nöroteknolojiyle birleşiminin, bir dizi nörolojik duruma yönelik minimal invaziv izleme ve tedaviye bir yanıt olabileceğini söylüyor. Sonuçlar bugün (26 Nisan) dergide rapor edildi.
Elektrikli sinir implantları, hedef sinirlerdeki sinyalleri uyarmak veya engellemek için kullanılabilir. Örneğin, ağrı sinyallerini bloke ederek ağrının hafifletilmesine yardımcı olabilirler veya sinirlere elektrik sinyalleri göndererek felçli uzuvların hareketini yeniden sağlamak için kullanılabilirler.
Sinir izleme aynı zamanda omuriliğe yakın herhangi bir yer gibi vücudun yüksek konsantrasyonda sinir lifi içeren bölgelerinde çalışırken standart bir cerrahi prosedürdür.
Bu implantlar sinir liflerine doğrudan erişim sağlar ancak bazı riskleri de beraberinde getirir. Araştırmayı yöneten Cambridge Mühendislik Bölümü’nden Profesör George Malliaras, “Sinir implantları yüksek sinir hasarı riski taşıyor” dedi. “Sinirler küçük ve son derece hassastır, bu nedenle elektrot gibi büyük bir şeyi onlarla temas ettirdiğinizde sinirler için tehlike oluşturur.”
Sinir Manşeti Tasarımında Zorluklar ve Yenilikler
Ortak yazar Dr. Damiano Barone şunları söyledi: “Sinirleri saran sinir manşetleri şu anda mevcut olan en az invaziv implantlardır, ancak buna rağmen hala çok hacimli, sert ve implante edilmeleri zordur, bu da ciddi bir müdahale ve potansiyel sinir travması gerektirir” dedi. Cambridge’in Klinik Sinir Bilimleri Bölümü’nden.
Araştırmacılar normalde yumuşak robot biliminde kullanılan iletken polimerlerden yapılmış yeni bir tür sinir manşeti tasarladılar. Ultra ince manşetler iki ayrı katman halinde tasarlanmıştır. Çok küçük miktarlarda (sadece birkaç yüz milivolt) elektrik uygulanması, cihazların şişmesine veya büzülmesine neden olur.
Manşonlar, bir iğneye sarılıp hedef sinirin yakınına enjekte edilebilecek kadar küçüktür. Elektrikle etkinleştirildiğinde manşetler sinirin çevresine sarılacak şekilde şekil değiştirecek ve sinir aktivitesinin izlenmesine veya değiştirilmesine olanak tanıyacak.
Makalenin ilk yazarı Dr. Chaoqun Dong, “Bu cihazların vücut içinde güvenli kullanımını sağlamak amacıyla, çalıştırma için gereken voltajı çok düşük değerlere düşürmeyi başardık” dedi. “Daha da önemlisi, bu manşetlerin her iki yönde de şekil değiştirebilmesi ve yeniden programlanabilmesi.
Bu, cerrahların, siniri kaydetmek ve uyarmak için en iyi sonuçları elde edene kadar cihazın sinir çevresine ne kadar sıkı oturacağını ayarlayabileceği anlamına geliyor.”
Gelecekteki Yönelimler ve Klinik Uygulamalar
Sıçanlar üzerinde yapılan testler, manşetlerin ameliyatsız bir şekilde başarıyla yerleştirilebildiğini ve manşetlerin hedef sinir çevresinde kendiliğinden kapanan bir halka oluşturduğunu gösterdi. Araştırmacılar, cihazları hayvan modellerinde daha fazla test etmeyi planlıyor ve önümüzdeki birkaç yıl içinde insanlarda teste başlamayı umuyorlar.
Barone, “Bu yaklaşımı kullanarak, kontrol, ağrı, görme veya işitme sinirleri gibi açık ameliyatla ulaşılması zor olan sinirlere, ancak beynin içine herhangi bir şey yerleştirmeye gerek kalmadan ulaşabiliyoruz” dedi. “Bu manşetleri sinirleri saracak şekilde yerleştirme yeteneği, bunu cerrahlar için çok daha kolay bir prosedür haline getiriyor ve hastalar için daha az riskli.”
Malliaras, “Elektriksel aktivasyon yoluyla şekil değiştirebilen bir implant yapma yeteneği, yüksek düzeyde hedefe yönelik tedaviler için gelecekteki bir dizi olasılığın önünü açıyor” dedi. “Gelecekte, vücutta ve hatta beyinde hareket edebilen implantlara sahip olabiliriz; bu, gelecekte hastalara fayda sağlamak için teknolojiyi nasıl kullanabileceğimizi hayal etmenize neden oluyor.”
Referans: Chaoqun Dong, Alejandro Carnicer-Lombarte, Filippo Bonafè, Botian Huang, Sagnik Middya, Amy Jin, Xudong Tao, Sanggil Han, Manohar Bance, Damiano G. Barone, Beatrice Fraboni tarafından yazılan “Minimal invaziv periferik sinir arayüzleri için elektrokimyasal olarak çalıştırılan mikro elektrotlar” ve George G. Malliaras, 26 Nisan 2024, Doğa Malzemeleri.
Araştırma kısmen İsviçre Ulusal Bilim Vakfı, Cambridge Trust ve Birleşik Krallık Araştırma ve İnovasyon’un (UKRI) bir parçası olan Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) tarafından desteklendi.
0 Yorumlar