Testowanie możliwości udoskonalenia implantów do leczenia padaczki
Opublikowany niedawno przez Uniwersytet w Glasgow w Szkocji artykuł donosi o przełomowych badaniach nad materiałami, które mogą pomóc w bezpiecznym wszczepianiu nowych rodzajów sond do mózgu. Badania wspierane w ramach finansowanych ze środków UE projektów HERMES i INTUITIVE mogą przybliżyć nas do wynalezienia leku na jeden z rodzajów padaczki. W ramach opublikowanych na łamach czasopisma „Advanced NanoBiomed Research” badań naukowcy z Glasgow i ich koledzy z Uniwersytetu w Modenie i Reggio Emilia we Włoszech oraz Włoskiego Instytutu Technologii zbadali nowe rozpuszczalne powłoki, które mogłyby pomóc w bezpiecznym wprowadzeniu elastycznego implantu do mózgu. Gdyby udało się to osiągnąć, implant mógłby pomóc w kontrolowaniu padaczki skroniowej — choroby, która bywa oporna na leczenie farmakologiczne. Według autorów artykułu, sondy neuronowe zdolne do głębokiej stymulacji mózgu są obiecującą metodą leczenia tego typu padaczki. Materiałem obecnie wykorzystywanym do budowy sond do głębokiej stymulacji mózgu jest krzem. Przyczynia się to jednak do powstawania blizn wokół miejsca wszczepienia sondy, „co związane jest z niedopasowaniem sztywnych sztucznych materiałów do tkanki miękkiej mózgu”. Elastyczne sondy wykonane z nowych, podatnych na zginanie materiałów mogą bardziej nadawać się do implantacji w miękkiej tkance mózgowej. Większa elastyczność może jednak oznaczać większe ryzyko zgięcia lub złamania sondy po wprowadzeniu jej do tkanki mózgowej, dlatego należy rozwiązać ten problem, zanim sonda będzie mogła być stosowana jako implant.
Badanie potencjału czterech materiałów
Zespół zbadał zatem cztery różne materiały biologiczne jako powłoki usztywniające dla elastycznych sond neuronowych: sacharozę, maltozę i fibroinę, które były również testowane we wcześniejszych badaniach, a także alginian, naturalnie występujący polisacharyd obecny w brązowych wodorostach. Takie tymczasowe usztywnienie umożliwiłoby sondom dotarcie do celu bez ryzyka zgięcia lub złamania, a następnie rozpuściłoby się po skutecznej implantacji. Naukowcy odkryli, że spośród czterech badanych materiałów fibroina sprawdziła się najlepiej, zwiększając siłę potrzebną do wyboczenia sondy po wprowadzeniu do tkanki mózgowej z 0,31 miliniutona (mN) — w przypadku sondy niepowlekanej — do 75,99 mN. Drugim najskuteczniejszym materiałem okazał się alginian, który zwiększył siłę wyboczenia do 15 mN, podczas gdy sacharoza i maltoza nie wykazały znaczącego wzrostu siły wyboczenia. Przeprowadzono również testy, aby sprawdzić, jak długo powłoki rozpuszczają się w środowisku zbliżonym do środowiska mózgu. Materiały z fibroiny i alginianu były bardziej odporne na rozpuszczenie w porównaniu do pozostałych dwóch, co w praktyce może zapewnić neurochirurgom więcej czasu na wszczepienie sond. Następnie zespół przetestował materiały z fibroiny w próbkach mózgów jagniąt i szczurów, aby uzyskać więcej informacji na temat ich działania w mózgach podobnych do ludzkich. „Wyniki przeprowadzonych przez nas testów były naprawdę obiecujące w zakresie tworzenia powłok dla przyszłych elastycznych sond neuronowych, które mogłyby pomóc w bezpiecznym wprowadzaniu ich do obszarów docelowych mózgu”, stwierdza główna autorka badania Maria Cerezo-Sanchez z Uniwersytetu w Glasgow. „To ekscytujący krok naprzód, który zachęca nas do dalszego badania potencjału materiałów wykorzystywanych w procedurach wszczepiania implantów neuronowych”. Zarówno projekt HERMES (Hybrid Enhanced Regenerative Medicine Systems), jak i projekt INTUITIVE (INnovative Network for Training in ToUch InteracTIVE Interfaces) zakończą się w 2024 roku. Więcej informacji: strona projektu HERMES strona projektu INTUITIVE
Słowa kluczowe
HERMES, INTUITIVE, padaczka, mózg, implant, tkanka mózgowa, sonda neuronowa, powłoka, fibroina
