Нейротерапия паралича: Биосовместимый, гибкий имплантат спинного мозга

 EPFL ученым ещё раз удалось научить крыс ходить самостоятельно, используя комбинацию электрической и химической стимуляции. Но для применения этого метод к человеку потребуются многофункциональный имплантат, который может быть установлен на длительное время в спинной мозг, не вызывая повреждения тканей. Это именно то, что команды профессороф Стефани Лакур и Грегуара Куртин разработали в своих лабораториях.

Их спинномозговой имплантат под названием «e-Dura», разработан специально для имплантации на поверхность головного или спинного мозга. Небольшое устройство точно имитирует механические свойства живых тканей, и может одновременно доставлять как электрические импульсы, так и фармакологические вещества. Риск отторжения и/или повреждения спинного мозга резко снизится.

Недостатки поверхностных имплантатов

Так называемые "поверхностные имплантаты" достигли своего конца; они не могут применяться долгосрочно в спинном или головном мозге, под защитной оболочкой нервной системы, потому что при перемещении или растягивании нервные ткани трутся о жесткие части устройств. Через некоторое время это повторяемое трение вызывает воспаление, наращивание рубцовой ткани и отторжение.

Гибкий имплантат

Гибкий и эластичный имплантат разработанный в EPFL помещается под твердую оболочку, непосредственно на спинной мозг. Эластичность и потенциал для деформации почти идентичный живой ткани, окружающей его. Это уменьшает трение и воспаления к минимуму. При имплантации крысам, «e-Dura» прототип не вызвал ни повреждения, ни отторжения, даже после двух месяцев. Более жесткие традиционные имплантаты вызвали бы значительные повреждения нервной ткани уже в течение меньшего периода времени.

Исследователи протестировали прототип устройства, применяя его в реабилитации, протокол которой сочетает в себе электрические и химические стимуляции у парализованных крыс. В испытании имплантат не только доказал свою биосовместимость, но также сделал свою работу на отлично, позволяя крысам, восстановить способность вновь ходить самостоятельно после нескольких недель тренировок.

"Наша e-твердая мозговая оболочка имплантата может оставаться в течение длительного периода времени на спинном мозге или коре головного мозга, именно потому, что она имеет те же механические свойства, как dura mater (Твёрдая мозговая оболочка «лат. dura mater, греч. Pachymeninx» - одна из трёх оболочек, покрывающих головной и спинной мозг). Это открывает новые терапевтические возможности для пациентов, страдающих от неврологических травм или расстройств, в частности, лица, которые стали парализованными после травмы спинного мозга", - объясняет Лакур, соавтор исследования, и сотрудник EPFL, в Neuroprosthetic.

Гибкость тканей, эффективность имплантата

Само создание e-Dura имплантата – уже немалое достижение инженерной мысли. Ведь он гибкий и эластичный, как живая ткань, но имплантат включает в себя электронные элементы, которые стимулируют спинной мозг.

Электроды изготовлены из инновационного композитного кремния и платины. Они могут быть деформированы в любом направлении, при этом обеспечивая оптимальную электропроводность. Наконец, микроканалы обеспечивают доставку Фармакологического вещества-нейротрансмиттера в данном случае, чтобы восстанавливать нервные клетки под поврежденной тканью.

Имплантат может также использоваться, чтобы контролировать электрические импульсы, посылаемые от мозга в режиме реального времени.

"Это первый имплантат нейронов, предназначенный для длительного применения. Чтобы построить его, мы должны были сочетать многие знания", - объясняет соавтор и владелец EPFL. "Они включают материаловедение, электронику, неврологию, медицину, и алгоритмы программирования. Я не думаю, что есть много мест в мире, где находится такой же уровень междисциплинарного сотрудничества, который существует в нашем центре Neuroprosthetics".