Инженеры EPFL разработали нейронный интерфейс, который безвредно исчезает в организме через несколько месяцев и позволяет естественным тканям расти снова. Более того, его можно имплантировать в кровеносный сосуд пациента, а не в мозг, что позволяет избежать инвазивной хирургии.
Некоторые имплантаты, такие как кардиостимуляторы, могут служить годами, в то время как другие быстро изнашиваются из-за технических недостатков. “Новые нейропротезные устройства тоньше, гибче и эластичнее, что делает их более приспособленными к механическим свойствам тканей головного мозга,” говорит Диего Геззи, профессор инженерной школы EPFL и заведующий кафедрой нейроинженерии Medtronic. “Но это также делает их более хрупкими и менее прочными.” Удаление этих имплантатов может быть трудным или даже невозможным, потому что обычно требуется инвазивная хирургия.
Биоразлагаемый имплантат для длительного применения
Геззи и его команда инженеров разрабатывают новое поколение биоразлагаемых имплантатов, которые позволяют решить эту проблему. Первое препятствие, с которым они столкнулись, связано с коротким сроком службы биоразлагаемых материалов, что ограничивает возможности их широкого использования. “Разрабатываемые в настоящее время биоразлагаемые нейронные интерфейсы работают всего несколько дней. Это сильно ограничивает круг потенциальных приложений,” говорит Геззи.
Ткань отрастает после удаления имплантата
Нейроинтерфейс, разработанный командой Геззи, полностью состоит из полимеров, которые естественным образом портятся через несколько месяцев. Поэтому его можно использовать в среднесрочных и долгосрочных целях, таких как мониторинг эпилептической активности или поддержка нейрореабилитации после травмы. Инженеры также обнаружили, что окружающие ткани естественным образом отрастают после исчезновения имплантата. “Это отличается от большинства имплантатов, которые инертны и не взаимодействуют с тканями,” говорит Геззи.
Предотвращение серьезной инвазивной хирургии
Команда также хотела создать устройство, которое можно было бы имплантировать, не требуя серьезной операции, такой как трепанация черепа. Обычные нейронные интерфейсы помещаются непосредственно в мозг, а содержащиеся в них крошечные электроды стимулируют или регистрируют мозговую активность. Эти устройства используются, например, для лечения болезни Паркинсона, эпилепсии и компульсивных расстройств, а также для исследования мозга.
Имплант, разработанный Геззи и его коллегами, устраняет необходимость в инвазивной хирургии, так как его можно имплантировать в кровеносный сосуд пациента. “Мы смоделировали наш имплантат по образцу стентов, которые используются для расширения артерий и вен,” говорит Адель Фанелли, доктор философии.D. студент лаборатории Геззи. “Хирургическая процедура стала довольно рутинной, а время восстановления короткое.” Нейронный интерфейс EPFL может связываться с мозгом, но не обязательно должен находиться в прямом контакте с нервной системой. Поскольку он сделан из полимеров, а не из металла, он не вызывает сильной воспалительной реакции.
Выводы команды опубликованы в журнале Biomaterials and Advanced Materials Technologies. “Наши исследования показывают, что можно разработать минимально инвазивные нейропротезы, которые взаимодействуют с окружающими тканями,” говорит Геззи. “Это открывает новые возможности для применения в нейротехнологии и расширяет круг пациентов, которым они могут принести пользу.”