Інженери створили гнучкий штучний нерв, щоб повернути рухливість до паралізованих кінцівок. Імплантований у лапи, нейропротез, що імітує справжній нерв, дав змогу ходити й бігати знерухомленим анестезією мишам, повідомляється у журналі Nature Biomedical Engineering.
Ілюстрація паралізованої миші на опорі із пошкодженим спинним мозком, яка не здатна рухатися (зліва), і миші зі штучним нервом, завдяки якому ходить (справа). Yeongjun Lee et al. / Nature Biomedical Engineering, 2022
Навіщо нам штучний нерв?
Нейропротези можуть допомогти людям із пошкодженими нервами, зокрема спинним мозком, повернути чутливість і рухливість кінцівок. Наприклад, такий імплантований сенсор повернув тактильну чутливість шкіри лап у пацюків після травми задніх кінцівок. Такі пристрої працюють через посилання електричних сигналів в обхід пошкодженому нерву, але часто недостатньо гнучкі для комфорту й використовують надто сильні імпульси, які можуть пошкодити м'яз. Ці недоліки врахували науковці з Національного університету Сеулу з колегами, розробивши нейропротез нового типу, що імітує роботу нерва, здатний повернути можливість ходити після травми спинного мозку, як показали досліди на тваринах.
Як працює винахід?
В основі штучного нерва розміщено гнучкі й м'які гідрогелеві електроди, які стимулюють м'язи завдяки органічному напівпровідниковому нанодротовому транзистору, а також сенсор із вуглецевих нанотрубок, що реагує на деформацію і слугує свого роду пропріорецептором, тобто рецептором, який дає інформацію про положення й рухи тіла в просторі. Завдяки цьому забезпечується зворотний зв'язок між елементами пристрою, щоб уникнути надмірної електричної стимуляції м'язів. Випробування технології провели на мишах, яких знерухомили анестезією, щоб зімітувати у тварин посилання електричних сигналів штучним нервом в обхід спинному мозку, як при його травмі.
Які успіхи досягли вчені?
Імплантований у кінцівки нейропротез упорався із завданням. Він зміг успішно рухати кінцівками мишей та змусити тварин, яких утримували на опорах, пройтися і пробігтися по біговій доріжці, а також копнути м'ячик. Рухати кінцівками також виявилося можливим за допомогою електричних сигналів з кори мозку тварин. Тому автори сподіваються, що їхній винахід колись допоможе повернути звичайну рухливість людям, які страждають від нейродегенеративних захворювань або пережили важку травму, у тому числі спинного мозку.