Naukowcy z Cambridge opracowali nowy implant nerwowy. Urządzenie, będące hybrydą elektroniki i ludzkich komórek, pomoże osobom z protezami kończyn.
Technologiczne cuda w medycynie
Dokonujemy niesamowitych postępów w medycynie – inteligentne bandaże, hydrożele, sztuczna inteligencja… wydaje się, że granice postępu w leczeniu chorób i profilaktyce nie istnieją. Szczególnie interesującą działką medycyny są wszczepiane ludziom implanty różnorodnego zastosowania, jak choćby aplikujące leki czy odczytujące aktywność mózgu. Szczególnie wyjątkowe urządzenie stworzył zespół naukowców z Cambridge, który opracował bioelektroniczną hybrydę z komórek macierzystych.
Rozwój wszczepialnej neurotechnologii i terapii komórkowych oferuje potencjalnie skuteczne metody leczenia urazów obwodowego układu nerwowego, czyli nerwów, znajdujących się poza mózgiem i rdzeniem kręgowym. Obie próbują przywrócić funkcję sparaliżowanym lub amputowanym kończynom poprzez omijanie miejsca urazu, aby wejść w interakcję z istniejącymi komórkami nerwowymi, albo zastępując uszkodzone komórki nowymi.
Jednak wymiana uszkodzonych komórek nastręcza trudności w postaci utrudnionego przywracania funkcjonalnych połączeń, np. z powodu blizn. A nawet najbardziej zaawansowane elektrody nie zadziałają skutecznie bez zdrowych komórek roboczych, z którymi można się połączyć. Ponadto wciąż brakuje technologii zdolnych połączyć się z różnymi typami neuronów.
Odpowiedzią na te problemy ma być implant biohybrydowy, który łączy ludzkie komórki macierzyste z bioelektroniką w celu stworzenia skuteczniejszego interfejsu neuronowego.
Implant z komórek macierzystych
Kluczowym składnikiem urządzenia są indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) – zwykle powstałe z komórek skóry lub krwi. Zostają one przeprogramowane w laboratorium, aby stały się embrionalnymi komórkami macierzystymi, które mogą przekształcić się w dowolny inny typ komórek. Naukowcy wykorzystali te komórki do stworzenia miocytów – budulca mięśni szkieletowych.
IPSC ułożono w siatkę na macierzach mikroelektrod tak cienkich, że mogą przyczepiać się do końca nerwu. To wygenerowało warstwę miocytów, która znajdowała się między elektrodami urządzenia a żywą tkanką. Następnie urządzenie przyłożono do nerwów łokciowych i pośrodkowych w przednich łapach szczurów. Choć nie udało się przywrócić zdolności motorycznych, urządzenie wykryło sygnały w nerwach wysyłąne przez mózg.
Te komórki dają nam ogromny stopień kontroli. Możemy im mówić, jak mają się zachowywać i sprawdzać, co robią przez cały czas trwania eksperymentu. Umieszczając komórki między elektroniką a żywym ciałem, organizm nie widzi elektrod, tylko komórki, więc blizny nie powstają.
Damiano Barone, współautor badania
Nowe urządzenie może pomóc osobom po amputacji, gdzie wyzwaniem jest próba regeneracji neuronów i odbudowania uszkodzeń obwodów nerwowych, spowodowanych urazem lub amputacją. Urządzenie ma tą przewagę nad standardowymi implantami neuronowymi, że przez swój mały rozmiar można go wszczepić za pomocą chirurgii przez dziurkę od klucza.
Naukowcy pracują obecnie nad optymalizacją implantów i poprawą ich skalowalności. Więcej o bio implantach można dowiedzieć się z artykułu naukowego zespołu.
