Nöroteknoloji

Minik Robotik Sinir Manşetleri Neurocare’de Atılım Vaat Ediyor

Özet: Araştırmacılar, sinir liflerini nazikçe sarabilen, nörolojik bozuklukların teşhis ve tedavisini potansiyel olarak dönüştürebilen yenilikçi, esnek cihazlar geliştirdi. Bu küçük, esnek “sinir manşetleri”, hasara yol açmadan periferik sinirlerle arayüz oluşturmak için yumuşak robotik ve esnek elektronikler kullanır.

Sıçanlarda başarıyla test edilen bu manşetler, minimum voltajla şekillerini ayarlayarak cerrahi dikiş veya yapıştırıcı ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu buluş epilepsi, kronik ağrı gibi durumlar için daha az invaziv tedavilere yol açabilir ve protez uzuvların kontrolünü iyileştirebilir.

Yazar:

  1. Gelişmiş Malzemeler: Sinir manşetleri, yumuşak robotikte kullanılan iletken polimerlerden yapılmıştır ve yalnızca birkaç yüz milivoltluk elektrikle sinir liflerinin etrafında genişlemelerine veya büzülmelerine olanak tanır.
  2. İnvaziv Olmayan Uygulama: Manşetler bir iğne şeklinde sarılabilir ve hedef sinirin yakınına enjekte edilebilir; burada daha sonra sinirin çevresini saracak şekilde kendi kendine ayarlanabilirler ve minimal invaziv yerleştirmeyi kolaylaştırırlar.
  3. Gelecek Potansiyeli: Teknolojinin, açık cerrahiye ihtiyaç duymadan yüksek düzeyde hedefe yönelik nörolojik tedavilere olanak sağlaması ve hatta vücudun içinde ulaşılması zor bölgelere gitmesi öngörülüyor.

Kaynak: Cambridge Üniversitesi

Araştırmacılar, bireysel sinir liflerini onlara zarar vermeden sarabilen küçük, esnek cihazlar geliştirdiler.

Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar, epilepsi ve kronik ağrı da dahil olmak üzere bir dizi bozukluğun tanı ve tedavisinde veya protez uzuvların kontrolünde kullanılabilecek cihazları geliştirmek için esnek elektronik ve yumuşak robot tekniklerini birleştirdi.

Periferik sinirlerle (beyni ve omuriliği birbirine bağlayan 43 çift motor ve duyu siniri) arayüz oluşturmak için kullanılan mevcut araçlar modası geçmiş, hantal ve yüksek sinir hasarı riski taşıyor. Ancak Cambridge ekibi tarafından geliştirilen robotik sinir “manşetleri”, hassas sinir liflerini herhangi bir hasara yol açmadan kavrayacak veya saracak kadar hassastır.

Bu bir beyni gösterir.
Örneğin, ağrı sinyallerini bloke ederek ağrının hafifletilmesine yardımcı olabilirler veya sinirlere elektrik sinyalleri göndererek felçli uzuvların hareketini yeniden sağlamak için kullanılabilirler. Kredi: Nörobilim Haberleri

Sıçanlarda sinir manşetleri üzerinde yapılan testler, cihazların kontrollü bir şekilde şekil değiştirmesi için yalnızca çok küçük voltajlara ihtiyaç duyduğunu, cerrahi dikişlere veya yapıştırıcılara ihtiyaç duymadan sinirlerin etrafında kendiliğinden kapanan bir döngü oluşturduğunu gösterdi.

Araştırmacılar, yumuşak elektrikli aktüatörlerin nöroteknolojiyle birleşiminin, bir dizi nörolojik duruma yönelik minimal invaziv izleme ve tedaviye bir yanıt olabileceğini söylüyor.

Sonuçlar dergide raporlanır Doğa Malzemeleri.

Elektrikli sinir implantları, hedef sinirlerdeki sinyalleri uyarmak veya engellemek için kullanılabilir. Örneğin, ağrı sinyallerini bloke ederek ağrının hafifletilmesine yardımcı olabilirler veya sinirlere elektrik sinyalleri göndererek felçli uzuvların hareketini yeniden sağlamak için kullanılabilirler.

Sinir izleme aynı zamanda omuriliğe yakın herhangi bir yer gibi vücudun yüksek konsantrasyonda sinir lifi içeren bölgelerinde çalışırken standart cerrahi prosedürdür.

Bu implantlar sinir liflerine doğrudan erişime izin verir ancak bazı riskleri de beraberinde getirir. Araştırmayı yöneten Cambridge Mühendislik Bölümü’nden Profesör George Malliaras, “Sinir implantları yüksek sinir hasarı riski taşıyor” dedi.

“Sinirler küçük ve son derece hassastır, bu nedenle elektrot gibi büyük bir şeyi onlarla temas ettirdiğinizde sinirler için tehlike oluşturur.”

Araştırmanın ortak yazarlarından Dr. Damiano Barone şunları söyledi: “Sinirleri saran sinir manşetleri şu anda mevcut olan en az invaziv implantlardır, ancak buna rağmen hala çok hacimlidirler, serttirler ve implante edilmeleri zordur, bu da önemli bir müdahale ve sinirde potansiyel travma gerektirir” dedi. Cambridge’in Klinik Sinir Bilimleri Bölümü.

Araştırmacılar, normalde yumuşak robot biliminde kullanılan iletken polimerlerden yapılmış yeni bir tür sinir manşeti tasarladılar. Ultra ince manşetler iki ayrı katman halinde tasarlanmıştır. Çok küçük miktarlarda (sadece birkaç yüz milivolt) elektrik uygulamak, cihazların şişmesine veya büzülmesine neden olur.

Manşetler, bir iğneye sarılıp hedef sinirin yakınına enjekte edilebilecek kadar küçüktür. Elektrikle etkinleştirildiğinde manşetler sinirin çevresine sarılacak şekilde şekil değiştirecek ve sinir aktivitesinin izlenmesine veya değiştirilmesine olanak tanıyacak.

Makalenin ilk yazarı Dr. Chaoqun Dong, “Bu cihazların vücut içinde güvenli kullanımını sağlamak amacıyla, çalıştırma için gereken voltajı çok düşük değerlere düşürmeyi başardık” dedi.

“Daha da önemlisi, bu manşetlerin her iki yönde de şekil değiştirebilmesi ve yeniden programlanabilmesi. Bu, cerrahların, siniri kaydetmek ve uyarmak için en iyi sonuçları elde edene kadar cihazın sinir çevresine ne kadar sıkı oturacağını ayarlayabileceği anlamına geliyor.”

Sıçanlar üzerinde yapılan testler, manşetlerin ameliyatsız bir şekilde başarıyla yerleştirilebildiğini ve manşetlerin hedef sinir çevresinde kendiliğinden kapanan bir halka oluşturduğunu gösterdi. Araştırmacılar, cihazları hayvan modellerinde daha fazla test etmeyi planlıyor ve önümüzdeki birkaç yıl içinde insanlarda teste başlamayı umuyorlar.

Barone, “Bu yaklaşımı kullanarak, kontrol, ağrı, görme veya işitme sinirleri gibi açık ameliyatla ulaşılması zor olan sinirlere, ancak beynin içine herhangi bir şey yerleştirmeye gerek kalmadan ulaşabiliyoruz” dedi. “Bu manşetleri sinirleri saracak şekilde yerleştirme yeteneği, bunu cerrahlar için çok daha kolay bir prosedür haline getiriyor ve hastalar için daha az riskli.”

Malliaras, “Elektriksel aktivasyon yoluyla şekil değiştirebilen bir implant yapma yeteneği, yüksek düzeyde hedefe yönelik tedaviler için gelecekteki bir dizi olasılığın önünü açıyor” dedi.

“Gelecekte vücutta ve hatta beyinde hareket edebilen implantlara sahip olabiliriz; bu, gelecekte hastalara fayda sağlamak için teknolojiyi nasıl kullanabileceğimizi hayal etmenize neden oluyor.”

Bu nöroteknoloji, robot bilimi ve nöroloji araştırma haberleri hakkında

Soyut

Minimal invaziv periferik sinir arayüzleri için elektrokimyasal olarak çalıştırılan mikroelektrotlar

Periferik sinirlerle arayüz oluşturan elektrot dizileri nörolojik bozuklukların tanı ve tedavisinde; ancak sinir hasarı riski yüksek olan karmaşık yerleştirme ameliyatları gerektirirler.

Burada, elektrokimyasal olarak çalıştırılan iletken polimer bazlı yumuşak aktüatörleri düşük empedanslı mikroelektrotlarla birleştiren son derece uyumlu sinir manşetleri geliştirmek için yumuşak robotik aktüatörler ve esnek elektroniklerdeki son gelişmelerden yararlanıyoruz.

Birkaç yüz milivolt kadar küçük voltajlarla uygulanan bu manşetler, hassas sinirlerin aktif olarak kavranmasına veya etrafının sarılmasına olanak tanır. Bu teknolojiyi in vivo sıçan modellerini kullanarak doğruladık; manşetlerin, cerrahi dikiş veya yapıştırıcı kullanılmadan sıçanların siyatik siniri ile kendiliğinden kapanan ve güvenilir bir biyoelektronik arayüz oluşturduğunu ve koruduğunu gösterdik.

Yumuşak elektrokimyasal aktüatörlerin nöroteknolojiyle bu kusursuz entegrasyonu, sinir aktivitesinin ve yüksek kaliteli biyoelektronik arayüzlerin minimal invazif intraoperatif izlenmesine yönelik bir yol sunuyor.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/robotic-nerve-cuff-neurology-26003/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu