211service.com
Et bøjeligt implantat trykker på nervesystemet uden at beskadige det
Medicin underholder i disse dage alle slags ambitiøse planer for at aflæse hjernesignaler for at kontrollere kørestole eller bruge elektronik til at omgå rygmarvsskader. Men de fleste af disse ideer til implantater, der kan interagere med nervesystemet, støder på et grundlæggende materialeproblem: ledninger er stive og kroppe er bløde.
Et implantat lavet af silikone og guldtråde er lige så strækbart som menneskeligt væv.
Det motiverede nogle forskere ved École Polytechnique Fédérale i Lausanne, Schweiz, til at designe et blødt, fleksibelt elektronisk implantat, som de siger har samme evne til at bøje og strække som dura mater, membranen, der omgiver hjernen og rygmarven.
Forskerne, herunder Gregoire Courtine , har tidligere vist, at implantater kan tillade mus med rygskader at gå igen. De gjorde dette ved at sende mønstre af elektriske stød til rygmarven via elektroder placeret inde i rygsøjlen (se Lammede rotter tager 1.000 skridt, orkestreret af computer). Men de stive ledninger endte med at beskadige musenes nervesystemer.
Så Courtine sluttede sig til elektroingeniør Stephanie Lacour (se Innovators Under 35, 2006: Stéphanie Lacour) for at komme med et nyt implantat, de kalder e-dura. Den er lavet af blød silikone, strækbare guldtråde og gummiagtige elektroder plettet med platin, samt en mikrokanal, hvorigennem forskerne var i stand til at pumpe stoffer.
Arbejdet bygger på løbende fremskridt inden for fleksibel elektronik. Andre videnskabsmænd har bygget plastre, der matcher hudens egenskaber og inkluderer kredsløb, sensorer eller endda radioer (se Stick-On Electronic Tattoos).
Det nye er, hvordan strækbar elektronik smelter sammen med en udvidet indsats for at opfinde nye måder at sende og modtage signaler fra nerver på (se Neurosciences nye værktøjskasse). Folk skubber grænserne, fordi alle ønsker at interagere præcist med hjernen og nervesystemet, siger Polina Anikeeva, en materialeforsker ved MIT, der udvikler ultratynde fiberoptiske tråde som en anden måde at interagere med neuralt væv på.
Grunden til, at metal- eller plastikelektroder til sidst forårsager skade eller holder op med at virke, er, at de forårsager kompression og vævsskade. Et stift implantat, selvom det er meget tyndt, vil stadig ikke strække sig, som rygmarven gør. Det glider mod vævet og giver en del betændelse, siger Lacour. Når du bøjer dig for at binde dine snørebånd, strækker rygmarven sig med flere procent.
Implantatet efterligner en egenskab ved menneskeligt væv kaldet viskoelasticitet - et sted mellem gummi og en meget tyk væske. Klem huden på din hånd med kraft, og den vil deformeres, men flyder derefter tilbage på plads.
Ved at bruge det fleksible implantat rapporterede de schweiziske videnskabsmænd i dag i tidsskriftet Videnskab at de kunne overvinde rygmarvsskade hos rotter ved at vikle den rundt om rygmarven og sende elektriske signaler for at få gnaverens bagben til at bevæge sig. De pumpede også kemikalier ind for at forbedre processen. Efter to måneder så de få tegn på vævsskade sammenlignet med konventionelle elektroder, som endte med at forårsage en immunreaktion og svække dyrets evne til at bevæge sig.
Det ultimative formål med denne form for forskning er et implantat, der kan genoprette en lam persons evne til at gå. Lacour siger, at det stadig er langt væk, men mener, at det sandsynligvis vil involvere blød elektronik. Hvis man vil have en terapi til patienter, vil man sikre, at den kan holde i kroppen, siger hun. Hvis vi kan matche egenskaberne af det neurale væv, burde vi have en bedre grænseflade.