Next-Gen Neural Prosthetics Vaatii Uuden Materiaalin Lähestymistapaa

{h1}

Seuraavan sukupolven hermovammat sisältävät muoveja, jotta ne toimisivat paremmin kehossa ja ehkäisevät infektioita ja muita komplikaatioita.

John Varrasi on American Society of Mechanical Engineersin johtava kirjailija (KUTEN MINÄ). Tämä artikkeli on mukautettu lomake yksi joka ilmestyi ASME: n verkkosivuilla. Varrasi antoi tämän artikkelin WordsSideKick.com's: lle Asiantuntijat: Op-Ed & Insights.

Seurantakäynnin jälkeisen sokeuden ja verkkokalvon proteesin menestyksestä neurotieteilijät näkevät rajoittamattoman horisontin niihin liittyville laitteille, jotka lukevat hermoston sähköisiä ja kemiallisia signaaleja elämän tai elämänlaadun parantamiseksi ihmisille, jotka kärsivät vammasta tai sairaudesta.

Tällaiset laitteet, hermostoproteesit, auttavat monenlaisia ​​ihmisiä, myös epilepsiapotilaita, haavoittuneita sotaveteraaneja, jotka kärsivät traumaattisesta stressihäiriöstä ja traumaattisista aivovaurioista, ihmisillä, joilla on hoitoa kestävä masennus ja krooninen kipu, Alzheimerin taudin uhrit, puhehäiriöitä ja henkilöitä, jotka ovat kärsineet selkäydinvamman ja raajojen menetyksen.

Mutta ennen kuin hermoston proteesit voivat edetä, insinöörien on suunniteltava ja valmistettava laitteita, jotka voivat selviytyä ihmisen kehon kovaa ympäristöä aiheuttaen kudosinfektioita ja muita vakavia haittavaikutuksia. Materiaalien suorituskyvyn parantamisen lisäksi tutkijat kehittävät käyttöliittymätekniikoita, jotka mahdollistavat mikro-laitteiden turvallisen oleskelu ihmiskudoksessa pitkiä aikoja.

Yhdysvaltain energiaministeriön Lawrence Livermore National Laboratoryn (LLNL) tutkijat tekevät hyötyjä ohutkalvon joustavien polymeerimateriaalien avulla. Kokeissa, joissa on kuulonsuojaus, neuraalisen rajapinnan mikroelektrodit upotetaan polymeeriin, jolloin laite voi siirtyä luonnollisesti ja mukautua elävään kudokseen. Polymeerimateriaaleilla on mekaanisia ominaisuuksia, jotka muistuttavat tarkemmin hermokudok- sia kuin nykyisissä cochlearisissa ja syvä-aivoista stimuloivissa implanteissa käytettävät mikrojohtimet.

"Hammasproteeihin liittyvien teknisten haasteiden joukossa on implantin biologinen yhteensopivuus", sanoo LLNL: n johtava tutkimusinsinööri Sarah Felix ja myös ASME: n jäsen. "Tutkimus viittaa siihen, että polymeeri on yhteensopiva ihmiskehon kanssa kuin pii tavanomaisissa hermosoluissa, joita käytetään neurotieteen tutkimuksissa."

Luotettavuutta

Tutkijat uskovat, että tavalliset, jäykät, neuraaliset laitteet aiheuttavat mikro-repeämisen ihmiskudoksessa, koska hermokudos on pehmeämpi kuin laite. Felixin mukaan ohutkalvopolymeerianturin joustavuus lievittää tätä ongelmaa. Joustavuus tekee myös polymeerilaitteista vaikeaksi implantoida. Felixin ratkaisu on kiinnittää tilapäisesti jäykkä jäykiste.

Jos olet ajankohtainen asiantuntija - tutkija, yritysjohtaja, kirjailija tai innovaattori - ja haluaa osallistua op-ed pala, lähetä meille sähköpostia täällä.

Jos olet ajankohtainen asiantuntija - tutkija, yritysjohtaja, kirjailija tai innovaattori - ja haluaa osallistua op-ed pala, lähetä meille sähköpostia täällä.

"Polymeeri-hermosolmukkeita varten kiinnitämme laitteen neulamaiseen jäykisteeseen käyttäen biologisesti liukenevaa polyetyleeniglykolia (PEG), jotta jäykiste voidaan poistaa kirurgisen lisäyksen jälkeen", sanoi Felix. "Innovatiivinen liimausprosessi mahdollistaa laitteen tarkan kohdistuksen jäykisteeseen."

Suunnittelun uusi piirre on matala kanava, joka kulkee pituussuunnassa, mikä mahdollistaa PEG: n tai muun bio-liima-aineen tasaisen jakauman asennuksen ja implantoinnin aikana. Felixin tiimi käytti menetelmää implantoida ainutlaatuiset kaksipuoliset polymeerielektrodiryhmät aivokudokseen ja nämä taulukot onnistuneesti tallentivat hermosignaaleja.

Lupaava tulevaisuus

LLNL-tutkijat uskovat, että niiden laitteet ja kirurgiset menetelmät soveltuvat myös tuleviin sovelluksiin syväharvojen ja selkäydinten stimulaatiossa, mikä mahdollistaa lääkäreiden etenemisen hermoston proteesiin seuraavalle ihmisten terveydelle ja kuntoutukselle. Itse asiassa LLNL kehittää parhaillaan neuraalisia implantteja, jotka palauttavat kuulo-, moottori- ja virtsarakonfunktion; avun puhe; ja verenpaineen lasku ja epilepsia.

Yhdysvaltain kansallinen terveysinstituutti (NIH) viettää vuosittain 6,5 miljoonaa dollaria hermoston proteesitutkimukseen ja -kehitykseen, ja tänään Yhdysvalloissa arvostetuimpia lääketieteellisiä tutkimuslaitoksia - Case Western University ja Massachusetts Institute of Technology - harjoittavat lupaavia kliinisiä tutkimuksia.

Monet lääketieteen tutkijat uskovat, että taivas on hermoston proteesin raja, mutta viime kädessä se on insinööritieteellinen yhteisö, joka tarvitsee suunnitella ja valmistaa laitteita, jotka mahdollistavat potilaan hermosäätelyn lupauksen toteutumisen. [Bionic Mind: ikuinen auringonpaiste: Proteesit pystyvät palauttamaan muistin]

Felix sanoi: "Neuroproteeilla on monia teknisiä näkökohtia, erityisesti laitteen liitäntää ihmisen kudoksen kanssa. Insinöörien on harkittava täydellistä kysymystä elektrodimateriaaleista ja implantin käyttöiästä elektroniikkaan ja signaalinkäsittelyyn. tulee olemaan kiehtova monitieteellisen tieteellisen ja teknisen kehityksen polku monille tuleville vuosille. "

Tämä artikkeli on mukautettu "Materiaalitekniikan edistyminen ajaa uuden sukupolven neuraprotektia" päällä ASME.org. Näkemykset ovat tekijän näkemyksiä, eivät välttämättä vastaa julkaisijan näkemyksiä. Artikkelin tämä versio julkaistiin alun perin WordsSideKick.com -sivustolla.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com