Door spinale implantaten kan men op een dag verlamde mensen weer laten lopen

Anonim

Door spinale implantaten kan men op een dag verlamde mensen weer laten lopen

Medisch

Ben Coxworth

10 januari 2015

3 afbeeldingen

EPFL 's zacht en rekbaar e-Dura implantaat (foto: EPFL / Alain Herzog)

Drie jaar geleden rapporteerden wetenschappers van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie (EPFL) succes bij het opnieuw lopen van ratten met afgehakte ruggenmerg. Ze deden dit door de dieren in een harnas op te hangen en vervolgens implantaten te gebruiken om neuronen in hun lagere ruggenmerg elektrisch te stimuleren. Hoewel dit uiteindelijk resulteerde in het feit dat de ratten in staat waren om op hun eerder verlamde achterbenen te rennen, was de technologie nog steeds niet praktisch voor langdurig gebruik bij de mens. Dankzij nieuw onderzoek uitgevoerd bij EPFL is dat misschien niet langer het geval.

In het oorspronkelijke onderzoek werden de ratten eerst geïnjecteerd met chemicaliën die de neurotransmitters die hun achterpoten niet meer konden bereiken, vervingen. Elektrische stimulatie werd vervolgens afgeleverd onder de locatie waar het ruggenmerg was gesneden, met behulp van elektroden die waren geïmplanteerd op de buitenste laag van het wervelkanaal in dat gebied.

Hierdoor gingen hun achterpoten bewegen, zij het onwillekeurig. Na een periode van training, echter, leerden de ratten om de elektrische impulsen met hun hersenen te activeren, zodat ze vrijwillig konden lopen en rennen - terwijl ze nog steeds ondersteund werden door het harnas. Uiteindelijk begonnen ze zelfs nieuwe neuronale verbindingen te vormen tussen de hersenen en de onderste wervelkolom, waardoor de snee in het ruggenmerg werd omzeild.

Hoewel de onderzoekers hoopten dat de technologie uiteindelijk zou kunnen worden gebruikt in een revalidatie neuroprostheticum voor mensen, was er minstens één struikelblok - de implantaten, die niet zo zacht en flexibel waren als het biologische weefsel eromheen. Na verloop van tijd kan dit irritatie veroorzaken, wat op zijn beurt zou leiden tot ontsteking, de opbouw van littekenweefsel en uiteindelijk afstoting.

Nu hebben de wetenschappers echter een nieuw type implantaat gemaakt dat deze kwestie aanpakt. Het staat bekend als de e-Dura, zoals het is ontworpen om te worden geïmplanteerd op het ruggenmerg of de cortex, onder de dura mater - dat is de beschermende omhulling die het zenuwstelsel omringt.

Het implantaat bestaat uit een rekbaar siliconensubstraat, bedekt met sporen van gebroken goud geleidende elektroden gemaakt van een silicium / platina microkorrelsamenstelling. Die elektroden leveren stroom, en ze kunnen elektrische impulsen (zoals die waarmee de benen worden verplaatst) in de hersenen detecteren. Bovendien is een microfluïde kanaal in het substraat in staat om de chemicaliën af te geven die voorheen met de hand werden geïnjecteerd.

Al deze componenten blijven functioneel, maar zijn ook zeer flexibel, waardoor ze zich kunnen uitrekken en vervormen met de dura mater in plaats van te wrijven of er tegenaan te duwen. In laboratoriumtesten veroorzaakte e-Duras geïmplanteerd in ratten geen problemen, zelfs niet na twee maanden - volgens EPFL zouden traditionele implantaten "binnen diezelfde hoeveelheid tijd aanzienlijke schade aan het zenuwweefsel hebben veroorzaakt ".

De wetenschappers kijken nu naar proeven op mensen en ontwikkelen de e-Dura voor commercialisering verder. Onlangs verscheen er een paper over hun onderzoek in het tijdschrift Science .

Bron: EPFL via Robohub

EPFL 's zacht en rekbaar e-Dura implantaat (foto: EPFL / Alain Herzog)

De e-Dura is ontworpen om te worden geïmplanteerd op het ruggenmerg of de cortex, onder de dura mater (foto: EPFL / Alain Herzog)

Het implantaat bestaat uit een siliconsubstraat, geleidende sporen van gekraakt goud die leiden tot elektroden gemaakt van een silicium / platina microbeadsamenstelling en een microfluïde kanaal (Foto: EPFL / Alain Herzog)