Инженери свързват мозъци с 3D принтирани импланти

Свързването на човешки мозък с компютър обикновено е обект само на научната фантастика, но сега международен екип от инженери и невролози от Университета в Шефилд Великобритания, Държавния университет в Санкт Петербург, Русия и Техническия университет в Дрезден, Германия, впрягат усилията си и мощността на триизмерния печат, за да приближат тази технология с една крачка към реалността.

В новото проучване, публикувано в Nature Biomedical Engineering, екипът, ръководен от професор Иван Минев от катедрата за автоматично управление и системно инженерство, заедно с професор Павел Мусиенко от Държавния университет в Санкт Петербург, са разработили прототип на неврален имплант, който може да се използва за разработване на лечения за проблеми в нервната система.

Невронният имплант се използва за стимулиране на гръбначния мозък на животни с увреждания и в бъдеще би могъл да се използва за разработване на нови лечения на хора с парализа. Доказателствата са възможностите на концептуалната технология са описани в проучването, като е доказано, че чиповете се свързват добре с повърхностите на главния мозък, гръбначния мозък, периферните нерви и мускулите, което отваря възможности за лечение на широк спектър от неврологични заболявания.

Свързването на човешкия мозък с компютър чрез невронен интерфейс е амбиция за много изследователи в света на науката, технологиите и медицината, като последните медийни истории подчертават усилията за развитие на технологията. Иновациите в тази област обаче са възпрепятствани от огромните разходи и дългото време за разработване на прототипи, които са необходими за изследване на нови лечения.

Технологията обещава голям потенциал за въвеждане на нови медицински лечения на увреждания на нервната система, базирани на сливането на биологията и електрониката. Визията разчита на импланти, които могат да улавят и доставят малки електрически импулси в мозъка и нервната система.

Екипът показа как триизмерният печат може да се използва, за да направи прототипните импланти много по-бързи и по-рентабилни, за да се ускорят изследванията и разработките в сферата. Имплантите лесно могат да бъдат адаптирани за насочване към специфични области или проблеми в нервната система.

Използвайки новата техника, невролог може да поръча дизайн, който инженерният екип може да трансформира в компютърен модел, който подава инструкции към 3D принтера. След това принтерът прилага палитра от биосъвместими, механично меки материали, за да реализира дизайна. Имплантът може бързо да бъде изменен, ако са необходими промени, като дава на невролозите по-бърз и евтин начин да тестват идеите си за потенциално лечение.

Иван Минев, професор по интелигентни здравни технологии в Катедрата за автоматично управление и системно инженерство в университета в Шефилд, заяви: „Изследванията, които започнахме в ТУ Дрезден и продължаваме тук в Шефилд, показаха как 3-D печатът може да бъде използван за производство на прототип импланти със скорост и цена, които не са постигани досега, като същевременно се поддържат стандартите, необходими за разработване на полезно устройство. Силата на триизмерния печат означава, че прототипните импланти могат бързо да бъдат променени и възпроизведени отново, ако е необходимо, за да се помогне напред изследвания и иновации в невронните интерфейси. “

Изследователите са показали, че триизмерните принтери могат да произвеждат импланти, които могат да комуникират с мозъци и неврони. След тази ранна работа екипът има за цел да демонстрира как устройствата са здрави при имплантиране за дълги периоди от време.

Амбицията на екипа обаче е да отиде в клиниката и да отвори възможностите пред неврохирурзите за персонализираната медицина.

Професор Минев добавя: „Пациентите имат различни анатомии и имплантът трябва да бъде адаптиран към това и към техните специфични клинични нужди. Може би в бъдеще имплантът ще бъде отпечатан директно в операционната зала, докато пациентът се подготвя за операция.“