Ученые развили мозговой имплантат, по существу тающий в место, уютно соответствуя на поверхность мозга. Технология могла проложить путь к лучшим устройствам, чтобы контролировать и управлять приступами и передать сигналы от мозговых прошлых поврежденных частей спинного мозга.«Эти имплантаты имеют потенциал, чтобы максимизировать контакт между электродами и мозговой тканью при уменьшении повреждения мозга.
Они могли обеспечить платформу для диапазона устройств с применениями в эпилепсии, повреждениях спинного мозга и других неврологических расстройствах», сказал Уолтер Корошец, Доктор медицины, заместитель директора Национального Института Неврологических расстройств и Инсульта (NINDS), части Национальных Институтов Здоровья.Исследование, изданное по своей природе Материалы, показывает, что ультратонкие гибкие имплантаты, сделанные частично из шелка, могут сделать запись мозговой активности более искренне, чем более толстые имплантаты, залитые с подобной электроникой.Самые простые устройства для записи от мозга являются игольчатыми электродами, которые могут проникнуть глубоко в мозговую ткань. Больше современных устройств, названных множествами микроэлектрода, состоит из десятков полугибких проволочных электродов, обычно фиксируемых к твердым силиконовым сеткам, не соответствующим форме мозга.
У людей с эпилепсией множества могли использоваться, чтобы обнаружить, когда приступы сначала начинаются и поставляют пульс, чтобы закрыть приступы. У людей с повреждениями спинного мозга технология имеет обещание для чтения сложных сигналов в мозгу что прямое движение и направление те сигналы к здоровым мышцам или протезным устройствам.«Центр нашего исследования должен был сделать ультратонкие множества, соответствующие сложной форме мозга и ограничивающие сумму повреждения ткани и воспаления», сказал Брайан Литт, Доктор медицины, автор на исследовании и адъюнкт-профессор неврологии в Медицинской школе Университета Пенсильвании в Филадельфии. Основанные на шелке имплантаты, развитые доктором Литтом и его коллегами, могут обнять мозг как термоусадочная пленка, разрушающаяся в ее борозды и простирающаяся по ее округленным поверхностям.
Имплантаты содержат металлические электроды, которые 500 микронов толщиной, или приблизительно пять раз толщина человеческих волос. Отсутствие острых электродов и твердых поверхностей должно повысить уровень безопасности с меньшим количеством повреждения мозговой ткани. Кроме того, способность имплантатов формовать на поверхность мозга могла обеспечить лучшую стабильность; мозг иногда изменяется в черепе, и имплантат мог двигаться с ним. Наконец, путем распространения через мозг, имплантаты имеют потенциал, чтобы захватить активность больших сетей клеток головного мозга, сказал доктор Литт.
Помимо его гибкости, шелк был выбран в качестве основного материала, потому что это достаточно длительно, чтобы перенести копирование тонких металлических следов для электродов и другой электроники. Это может также быть спроектировано, чтобы избежать воспалительных реакций и распасться в моментах времени, которыми управляют, от почти немедленно после имплантации к несколько лет спустя. Электродные множества могут быть распечатаны на слои полиимида (тип пластмассы) и шелк, который может тогда быть помещен на мозг.Чтобы сделать и проверить основанные на шелке имплантаты, доктор Литт сотрудничал с учеными из Университета Иллинойса в Равнине Урбаны и в Университете Тафтса за пределами Бостона.
Джон Роджерс, доктор философии, преподаватель материаловедения и разработки в Университете Иллинойса, изобрел гибкую электронику. Дэвид Кэплан, доктор философии, и Файорензо Оменетто, доктор философии, преподаватели биомедицинской техники в Пучках, спроектировали совместимый с тканью шелк. Доктор Литт использовал электронику и шелковую технологию, чтобы проектировать имплантаты, произведенные в Университете Иллинойса.Недавно, команда описала гибкое силиконовое устройство для записи от сердца и обнаружения патологического сердечного сокращения.
В текущем исследовании исследователи приблизились к дизайну мозгового имплантата первой оптимизацией механики шелковых пленок и их способности обнять мозг. Они проверили электродные множества переменной толщины на сложных объектах, мозговых моделях и в конечном счете в мозгах проживания, анестезировали животных.Множества состояли из 30 электродов в 5×6 структура на ультратонком слое полиимида – с или без шелковой основы.
Эти эксперименты привели к развитию множества с основой петли полиимида и шелка, распадающегося, как только это вступает в контакт с мозгом – так, чтобы множество закончило тем плотно, что обняло мозг.Затем, они проверили способность этих имплантатов сделать запись мозговой активности животных.
Путем записи сигналов от визуального центра мозга в ответ на визуальную стимуляцию они нашли, что ультратонкие шелковые полиимидом множества захватили более прочные сигналы по сравнению с более толстыми имплантатами.В будущем исследователи надеются проектировать имплантаты, более плотно заполненные электродами, чтобы достигнуть более высоких записей решения.«Может также быть возможно сжать основанные на шелке имплантаты и поставить им мозгу, через катетер, в формах, оснащенных датчиками с диапазоном высокой эффективности, активных электронных компонентов», сказал доктор Роджерс.
Исследование получило поддержку со стороны NINDS, Национального Института NIH Биомедицинского Отображения и Биоинженерии (NIBIB), Разделения американским Министерством энергетики Материаловедения, армии США, Управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (DARPA) и Фонда Клингенштайна.Источник:Институт NIH/National Неврологических расстройств и Инсульта