Новости

Российские ученые разработали мягкий нейроимплант спинного мозга
Российские ученые разработали мягкий нейроимплант спинного мозга
21 октября 2022

Группа российских ученых разработала уникальную технологию изготовления мягких нейроимплантов спинного мозга на основе углеродных нанотрубок, аналогов которой нет в мире. Данная технология дает шанс на восстановление привычного образа жизни людям, утратившим, например, двигательные функции в результате травм или инсульта. Новая технология позволяет изготовить имплант приближенный по механическим свойствам к нервной ткани, что существенно повышает его биосовместимость по сравнению с аналогами. 

Результаты многолетней работы опубликованы в высокорейтинговом журнале «Composites Part B: Engineering».

При заболеваниях и травмах нервной системы ученые научились восстанавливать утраченные функции с применением нейроимплантов, состоящих из наборов электродов. Электроды устанавливают так, чтобы они воздействовали током на нервные волокна в головном или спинном мозге в нужных участках — там, где что-то нарушено из-за болезни или где можно воздействовать на какую-либо зону и за счет ее активности решить проблему. Такой имплант берет на себя функции поврежденных нейронных структур и генерирует последовательность импульсов в соответствии с биологическим паттерном движения.

Однако все еще остается нерешенной одна из главных задач – разработка интерфейсов электродов с оптимальными механическими, электрическими и биологическими свойствами. Нейроимплант располагается между костью, то есть жесткой тканью, и спинным мозгом – мягкой тканью, и вся эта конструкция находится еще и в движении, именно поэтому материал, из которого изготавливается нейроимплант должен быть максимально похож на ткань нервной системы. Импланты, которые используются в медицинской практике сейчас относительно жесткие, что со временем может привести к компрессии нервных тканей и повреждению самого импланта.

Научная группа профессора Павла Мусиенко ведет уже более 5 лет исследования по созданию нейроимплантов с более высоким уровнем биоинтеграции, что требует значительного вовлечения экспертов из разных научных областей. В работе задействованы ресурсы и накопленный опыт нескольких научных центров страны – СПбГУ, Института физиологии им. И.П.Павлова РАН, Университета «Сириус», Институт медицинской приматологии и др.

Российские ученые разработали технологию изготовления нейроимплантов из композитного материала на основе углеродных нанотрубок и силикона. Предложенный состав материала характеризуется высоким уровнем биосовместимости, долговременной биостабильностью, выдающейся прочностью на растяжение, высокими значениями емкости для хранения электрического заряда. Таким образом, ученым удалось получить одновременно мягкий и прочный материал – то есть при движении имплант будет повторять механику движений и не травмировать ткани вокруг.

«Для изготовления растяжимых имплантов спинного мозга из полученных композитных материалов, мы создавали и применяли сложные литейные металлические формы. Механические, электрические и биологические свойства композита исследовали при помощи разных методов, таких как SEM, анализ EDXRF, механические испытания на растяжение, тестирование на цитотоксичность и циклическую вольтамперометрию. Функциональность имплантов спинного мозга была изучена с использованием тестов in vivo на лабораторных животных, которые показали высокую эффективность предлагаемой технологии для мониторинга и стимуляции нейрональной активности у млекопитающих», – поясняет доктор медицинских наук, профессор Павел Мусиенко, руководитель проекта, заведующий лаборатории нейропротезов СПбГУ и руководитель направления «Нейробиология» Университета «Сириус».

Эластичность и мягкость композита позволила расположить его в непосредственной близости от спинальных нейрональных путей под твердой мозговой оболочкой, не повреждая чувствительную ткань спинного мозга. В настоящее время это невозможно реализовать с помощью обычных проволочных электродов. Ученым удалось протестировать имплант в особенно сложных биологических условиях, в которых механика материала имеет решающее значение и должна быть близка к механике реальной нервной ткани.

Помимо того, что полученный учеными материал на данный момент по механических свойствам приближен к структурам нервной системы, он еще и может быть функционализирован, то есть свойства материала можно регулировать и направлять в зависимости от задачи. Предложенный специалистами способ изготовления нейроимплантов основан на традиционных технологиях изготовления и экономичен в производстве, а значит это делает его перспективным для массового производства имплантируемой электроники.

Смотрите также:
Участниками второго научно-туристического интенсива стали 36 математиков
В «Сириусе» завершается прием заявлений в магистратуру
В Университете «Сириус» состоялся второй выпуск магистров
Ученые Университета «Сириус» разработают методы контроля качества передовой вакцины от рака
09.07.2024 16:13:00
#наука #экология
В Университете «Сириус» обсудили подготовку аналитического доклада по вопросам изучения климата
08.07.2024 09:43:00
В «Сириусе» впервые прошла университетская регата

Обратная связь

Для обеспечения удобства работы с сервисами данного сайта и поддержания высокого уровня их безопасности мы используем файлы cookie. Подробное описание используемых нами файлов cookie, порядке их отключения содержится в Политике конфиденциальности . Нажимая на кнопку «СОГЛАСЕН», Вы подтверждаете, что проинформированы об использовании cookies на нашем сайте, а также принимаете наши Политику конфиденциальности и Правила пользования сайтом.

Согласен