Næste Generiske Neuroprosthetik Kræver En Ny Metode

{h1}

Næste generations neurale proteser indarbejder plast for at kunne fungere bedre i kroppen og for at forhindre infektion og andre komplikationer.

John Varrasi er en højtstående medarbejderforfatter for American Society of Mechanical Engineers (SOM MIG). Denne artikel er tilpasset formular en der optrådte på ASME hjemmeside. Varrasi har bidraget med denne artikel til WordsSideKick.com's Ekspert stemmer: Op-Ed & Insights.

Efterfølger succesen af ​​cochleære og retinale proteser, ser neuroscientists en grænseløs horisont for relaterede enheder, som vil læse elektriske og kemiske signaler fra nervesystemet for at forbedre livskvaliteten for mennesker, der lider af skade eller sygdom.

Sådanne indretninger, neurale proteser, vil hjælpe en bred vifte af mennesker, herunder personer med epilepsi, sårede krigsveteraner, der lider af posttraumatisk stresslidelse og traumatisk hjerneskade, personer med behandlingsresistent depression og kroniske smerter, ofre for Alzheimers sygdom, mennesker med taleforstyrrelser og personer, der har opretholdt rygmarvsskade og tab af lemmer.

Men før neurale proteser kan udvikle sig, skal ingeniører designe og fremstille enheder, der kan overleve i menneskets hårde omgivelser uden at forårsage vævsinfektion og andre alvorlige uønskede tilstande. Ud over at forbedre materialets ydeevne udvikler forskere grænsefladeteknologier, der gør det muligt for mikroenheder at opholde sig sikkert i humant væv i lange perioder.

Forskere ved US Department of Energy Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) gør gevinster med tyndfilm fleksible polymer materialer. I eksperimenter med auditiv proteser er neurale interface mikroelektroder indlejret i polymer, hvilket gør det muligt for anordningen at bevæge sig naturligt og overholde levende væv. Polymermaterialerne har mekaniske egenskaber, der mere efterligner neuralt væv end de mikroledninger, der anvendes i nuværende cochleære og dybe hjernestimulerende implantater.

"Blandt de tekniske udfordringer forbundet med neurale proteser er implantatets biokompatibilitet," siger Sarah Felix, en ledende forskeringeniør ved LLNL og også medlem af ASME. "Forskning tyder på, at polymer er mere kompatibel med den menneskelige krop end silicium i konventionelle neurale prober, der anvendes i neurovidenskabsstudier."

Mod pålidelighed

Forskere mener, at konventionelle, stive, neurale enheder forårsager mikrorivning i menneskevæv, fordi neuralt væv er blødere end enheden. Ifølge Felix mindsker fleksibiliteten af ​​en tyndfilms polymer probe dette problem. Men fleksibiliteten gør også polymeranordninger vanskelige at implantere. Felix løsning er at midlertidigt fastgøre en stiv stivere.

Hvis du er en aktuel ekspert - forsker, virksomhedsleder, forfatter eller innovatør - og gerne vil bidrage med et op-ed-stykke, mail os her.

Hvis du er en aktuel ekspert - forsker, virksomhedsleder, forfatter eller innovatør - og gerne vil bidrage med et op-ed-stykke, mail os her.

"For polymerens neurale grænseflader sætter vi enheden i en nållignende forstærker under anvendelse af bionedbrydelig polyethylenglycol (PEG) for at muliggøre ekstraktion af forstærkeren efter kirurgisk indsættelse," sagde Felix. "En innovativ bindingsproces muliggør præcis justering af enheden til stiveren."

Et nyt træk ved designet er en lav kanal, der løber i længderetningen, hvilket tillader en jævn fordeling af PEG eller andet bio-klæbemiddel under samling og implantation. Felix team brugte metoden til at implantere unikke, dobbeltsidede polymerelektrodearrayer i hjernevæv, og disse arrays registrerede med succes neurale signaler.

En lovende fremtid

LLNL-forskerne mener, at deres udstyr og kirurgiske metoder også kan gælde for fremtidige anvendelser i dyb hjerne- og rygmarvs-stimulering, som gør det muligt for lægerne at fremme neurale proteser til det næste niveau af menneskers sundhed og rehabilitering. Faktisk udvikler LLNL i øjeblikket neurale implantater, der vil genoprette lyd-, motor- og blærefunktionen; hjælp tale; og kontrol depression og epilepsi.

Hvert år bruger USA's National Institutes of Health (NIH) 6,5 millioner dollars til forskning og udvikling inden for neuroprotetik, og i dag er flere af de mest prestigefyldte medicinske forskningsinstitutioner i USA - Case Western University og Massachusetts Institute of Technology blandt dem - er involveret i lovende kliniske undersøgelser.

Mange medicinske forskere mener, at himlen er grænsen for neurale proteser, men i sidste ende er det ingeniørfællesskabet, der skal designe og fremstille enheder, der muliggør realiseringen af ​​løftet om neural modulering for patienter. [Evigt solskin af det bioniske sind: Prothese kunne genoprette hukommelse]

Sagde Felix: "Der er mange tekniske overvejelser med neurale proteser, især i grænsefladen af ​​enheden med humant væv. Ingeniører skal tænke på en komplet vifte af problemer, fra elektrodematerialer og implantatets levetid til elektronik og signalbehandling. vil være en spændende vej for tværfaglig videnskabelig og teknisk udvikling i mange år fremover. "

Denne artikel blev tilpasset fra "Fremskridt inden for materialeteknik vil drive næste generations neurale proteser"ASME.org. Synspunkterne er de af forfatteren og afspejler ikke nødvendigvis udgiverens synspunkter. Denne version af artiklen blev oprindeligt udgivet på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com