Нов биохибриден имплант може да възстановява функциите на парализирани крайници

Изследователи от Университета в Кеймбридж са създали нов вид невронен имплант, който може да възстановява функциите на парализирани крайници.

Разработеното устройство работи в синхрон между мозъка и парализираните крайници, като съчетава гъвкава електроника и човешки стволови клетки, за да се „интегрира по-добре“ с нерва и да управлява функцията на крайника, се посочва в съобщение за пресата.

В миналото са правени опити за използване на невронни импланти за възстановяване на функцията на крайниците, но те в повечето случаи са се проваляли. Причината за това е, че с течение на времето електродите могат да бъдат обвити с белези от тъкан, което прекъсва връзката между устройството и нерва.

Биохибридното устройство е било имплантирано в парализирана част на плъх

Ако на някого е ампутирана ръка или крак, например, всички сигнали в нервната система все още са налице, въпреки че физическият крайник е изчезнал. Предизвикателството при интегрирането на изкуствени крайници или възстановяването на функцията на ръцете или краката е да се извлече информацията от нерва и да се пренесе до крайника, така че да се възстанови функцията.

казва в изявление д-р Дамиано Бароне от Катедрата по клинични невронауки в Кеймбридж, който е съавтор на изследването

Изследователите комбинират клетъчната терапия и биоелектрониката в едно устройство, като подобряват функционалността и чувствителността.

В този случай те са поставили слой от мускулни клетки, които са били препрограмирани от стволови клетки между електродите и живата тъкан. Това е довело до интегриране на устройството с тялото на гостоприемника, предотвратявайки образуването на белези. За първи път клетките са оцелели върху електрода в продължение на 28 дни – колкото е била продължителността на експеримента.

Първо, изследователите проектират биосъвместимо гъвкаво електронно устройство, достатъчно тънко, за да бъде прикрепено към края на нерв. Според съобщението след това върху електрода е поставен слой от стволови клетки, препрограмирани в мускулни клетки.

Трябва да се отбележи, че за първи път подобен вид стволови клетки се използват по този начин в жив организъм.

Тези клетки ни дават огромна степен на контрол. Можем да им кажем как да се държат и да ги проверяваме по време на експеримента. Като поставяме клетките между електрониката и живия организъм, организмът не вижда електродите, а само клетките, така че не се образуват белези.

казва Бароне

Нов подход към невронните импланти

Биохибридното устройство на Кеймбридж е имплантирано в парализираната предмишница на плъхове. Преди имплантирането тези стволови клетки вече са били трансформирани в мускулни клетки. Те лесно се интегрират с нервите в предмишницата на плъха.

Плъховете не са имали движение в предмишниците си, но устройството е улавяло сигналите от мозъка, които контролират движението. Устройството би помогнало за възстановяване на функцията след свързване с останалата част от нервите или с протеза на крайника.

Устройството има няколко предимства. То е по-лесно за интегриране и гарантира дългосрочна стабилност, но също така е достатъчно малко, за да може имплантирането му да изисква само операция с ключова дупка. Устройството може да се използва и за управление на протези на крайници.

Този интерфейс би могъл да революционизира начина, по който взаимодействаме с технологиите. Като комбинирахме живи човешки клетки с биоелектронни материали, създадохме система, която може да комуникира с мозъка по по-естествен и интуитивен начин, откривайки нови възможности за протезиране, интерфейси мозък-машина и дори подобряване на когнитивните способности.

казва съавторът на първия проект Ейми Рочфорд от инженерния факултет

Екипът работи по оптимизирането на устройствата и е подал заявка за патент за технологията.

Резултатите са публикувани в списание Science Advances.