Со временем имплантаты вызывают реакцию на инородное тело, вызывая воспаление и рубцовую ткань вокруг имплантата, что снижает их эффективность.
Проблема в том, что традиционные имплантаты намного жестче, чем ткань мозга, которая по мягкости сопоставима с пудингом.
Напряжение между имплантатом и тканью, вызванное постоянным движением мозга по отношению к имплантату, дает телу сигнал рассматривать имплантат как инородный объект. Это взаимодействие между имплантатом и мозгом похоже на то, как нож разрезает кусок пудинга.
Имплантат такой же мягкий, как ткань мозга, был бы идеальным, но такие мягкие имплантаты было бы сложно изготовить и имплантировать в микромасштабе.
Команда исследователей из Neuro (Монреальский неврологический институт-больница) и Департамента биомедицинской инженерии Макгилла нашла решение, используя силикон и сахар.
Используя силиконовые полимеры, широко известные своими медицинскими применениями, ученые смогли создать самый мягкий мозговой имплантат на сегодняшний день толщиной с тонкую швейную нить (~ 0.2 мм), а консистенция мягкого пудинга – мягкая, как сам мозг.
Затем они смогли имплантировать его в мозг, используя трюк из поваренной книги.
Они использовали классические кулинарные техники плавления, карамелизации и формования сахара как для изготовления имплантата, так и для его заключения в иглу из затвердевшего сахара.
При хирургическом введении в мозг анестезированной крысы сахарная игла переносила имплантат в нужное место и растворялась в течение нескольких секунд, оставляя хрупкий имплантат на месте. Сахар нетоксичен и естественным образом метаболизируется мозгом.
Изучая ткань мозга через три и девять недель после имплантации, команда обнаружила более высокую плотность нейронов и более низкую реакцию на инородное тело по сравнению с традиционными имплантатами.
Хотя необходимы дополнительные исследования для разработки электрически активных мягких имплантатов, а также для доказательства безопасности и эффективности этого метода на людях, однажды его можно будет использовать для раскрытия потенциала мозговых имплантатов в лечении неврологических заболеваний и дисфункций.
«Созданные нами имплантаты настолько мягкие, что организм не видит в этом большой угрозы, что позволяет им взаимодействовать с мозгом с меньшим вмешательством», – говорит Эдвард Чжан, первый автор исследования. «Я воодушевлен будущим технологии имплантатов мозга и считаю, что наша работа помогает проложить путь для нового поколения мягких имплантатов, которые могут сделать имплантаты мозга более жизнеспособным методом лечения."
«Уменьшая воспалительную реакцию мозга, наши новые очень мягкие имплантаты полезны для мозга и хороши для долгосрочного функционирования имплантата», – говорит Тим Кеннеди, исследователь из Neuro и соавтор исследования. старший автор. "Миниатюрная сахарная игла, изобретенная Чжаном, – прекрасное решение для установки сверхмягкого имплантата в столь же мягкую ткань мозга."
«Биомедицинские инженерные исследования направлены на то, чтобы сделать невозможное возможным», – говорит Дэвид Юнкер, профессор биомедицинской инженерии в McGill и соавтор исследования. "Здесь мы решили сделать имплантат мягким, как мозг, и имплантировать его в мозг, что было серьезной проблемой.
Мы воодушевлены результатами и возможностью, которую они открывают для долговременных, хорошо переносимых мозговых имплантатов »
Это исследование было опубликовано в мартовском номере журнала Advanced Materials Technologies. Он финансировался Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям, Канадскими институтами исследований в области здравоохранения и Здорового мозга, здорового образа жизни.