Científico presenta un dispositivo impreso en 3D para excitar los nervios
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Se implantó un pequeño electrodo de película delgada con una carcasa impresa en 3D en el sistema nervioso periférico de pájaros cantores, donde grabó con éxito impulsos eléctricos que impulsan las vocalizaciones.
La investigación se considera un avance en el campo emergente de la medicina bioelectrónica y eventualmente podría conducir a un nuevo tratamiento para enfermedades como el síndrome del intestino inflamatorio, la artritis reumatoide y la diabetes, dijo Tim Gardner, neurocientífico de la Universidad de Oregon’s Phil y Penny Knight Campus para Acelerar el Impacto Científico.
Gardner fue el investigador principal del proyecto detallado el 21 de agosto en la revista Nature Communications.
Su equipo de investigación desarrolló el dispositivo, llamado nanoclip, que tiene aproximadamente el diámetro de un cabello humano. Es el primer electrodo de manguito para registrar o estimular los nervios periféricos fabricado en una escala compatible con los nervios más pequeños del cuerpo. La investigación se realizó en su antiguo laboratorio en la Universidad de Boston y está avanzando aún más en su laboratorio del campus de Knight.
«Creo que muchos dispositivos futuros involucrarán una combinación de microfabricación de película delgada utilizando procesos estándar de sala limpia e impresión 3D en una escala de micrones», dijo Gardner, quien se unió a la UO en junio de 2019. «Esto se aplica a los implantes biomédicos, así como a los dispositivos para la física experimental y otros campos».
El nanoclip puede decodificar y modular las señales eléctricas que viajan en el sistema nervioso periférico, que contiene nervios y células neuronales fuera del cerebro y la médula espinal que controlan los órganos terminales. La medicina bioeléctrica, dijo Gardner, busca modular estas señales para tratar problemas crónicos como el asma, el control de la vejiga, la hipertensión, el síndrome de ovario poliquístico o incluso la respuesta inflamatoria dañina en algunos casos de COVID-19.
Además de Al lograr grabaciones estables y con una alta relación señal-ruido de las señales nerviosas durante las vocalizaciones en pinzones cebra machos adultos, el dispositivo permitió a los investigadores controlar con precisión la salida del nervio. Pudieron evocar distintas vocalizaciones para diferentes patrones espaciales de activación en seis contactos eléctricos dentro del nanoclip.
Tal control espaciotemporal puede ser útil para futuros implantes biomédicos que buscan no solo activar un nervio sino hacerlo con selectividad espacial para estructuras específicas dentro de los nervios que tienen diferentes funciones en el órgano terminal.
Una característica clave del dispositivo, dijo Gardner, es la facilidad del implante quirúrgico, que sigue siendo un tema pendiente importante en los futuros medicamentos bioeléctricos. .
«Imagínese que tiene que manipular un nervio pequeño y colocarle un dispositivo usando fórceps para abrir un electrodo de manguito y colocarlo en el nervio», dijo. «La micromanipulación requerida con los electrodos de manguito actuales puede dañar los nervios más pequeños. Por el contrario, el nanoclip fabricado en 3D se puede implantar simplemente empujándolo sobre el nervio. Esta facilidad de implante puede permitir una cirugía de ojo de cerradura u otra cirugía mínimamente invasiva .»
Los nanoclips se produjeron con una impresora 3D diseñada por el equipo de investigación. La impresora, dijo Gardner, puede fabricar los dispositivos hasta 20 veces más rápido que las impresoras disponibles en el mercado que funcionan con una resolución similar.
Si bien los dispositivos descritos en el documento utilizan una química fotorresistente patentada no aprobada para uso humano , los electrodos de nanoclip actuales fabricados en el laboratorio utilizan un enfoque estrechamente relacionado con los materiales de implantes dentales existentes, lo que sugiere un posible camino hacia el futuro uso humano.
Si bien hay grupos de investigación que ahora prueban terapias nerviosas en humanos, incluido Galvani Bioelectronics , una división de GlaxoSmithKline que financió parcialmente esta investigación, los coautores del estudio escribieron en su conclusión que «la ciencia básica de la señalización nerviosa en relación con la función fisiológica debe expandirse».
«Este estudio es realmente una prueba temprana para nuevos métodos de fabricación centrados en estructuras submilimétricas», dijo Gardner. «Un enfoque del trabajo en mi laboratorio en el Knight Campus es refinar los métodos para integrar la fabricación de películas delgadas y la impresión 3D con resolución de micras y usar estas herramientas para crear nuevos tipos de dispositivos».
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Uso de luz en lugar de electricidad en implantes cocleares Más información: Timothy M. Otchy et al. Interfaces imprimibles a microescala para mapeo de nervios periféricos a largo plazo y control de precisión, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-18032-4 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad de Oregón Cita: Científico presenta un dispositivo impreso en 3D para excitar los nervios (2020, 28 de agosto) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-scientist-unveils-d-device-nerves.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.