https://frosthead.com

Pisikesed „närvipuru“ andurid võivad ühel päeval kontrollida proteese või ravida haigust

Need on pisikesed juhtmevabad andurita andurid, mis pole suuremad kui tükk liiva. Kuid tulevikus võiks neid neuraaltolmuandureid kasutada proteesimiseks, elundite tervise jälgimiseks ja kasvajate progresseerumise jälgimiseks.

California Berkeley ülikooli inseneride ja neuroteadlaste meeskond on tehnoloogiaga töötanud pool kümme aastat. Nüüd on neil õnnestunud implanteerida andurid rottide sisse, kus nad jälgivad ultraheli abil närvi- ja lihasimpulsse. Nende uurimistööd ilmuvad ajakirjas Neuron .

"Seal on palju põnevaid asju, mis avavad ukse, " ütleb inseneriprofessor ja üks uuringu kahest peamisest autorist Michel Maharbiz.

Maharbizsi ja tema kaasautori neuroteadlase Jose Carmena välja töötatud neuraalsed tolmuandurid koosnevad piesoelektrilisest kristallist (mis tekitab pinge vastuseks füüsilisele rõhule), mis on ühendatud lihtsa elektroonilise vooluahelaga, mis kõik on paigaldatud pisikesele polümeerplaadile. Andurit ümbritseva närvi- või lihaskiude muutus muudab kristalli vibratsiooni. Need kõikumised, mida ultraheliuuring võib tabada, annavad teadlastele aimu, mis võib toimuda sügaval kehas.

diagramm-uc-berkeley-sensor-närvid.jpg Neuraalne tolmuskeem (UC Berkeley)

Liideste ehitamine närvisüsteemi registreerimiseks või stimuleerimiseks, mis kestab kehas ka aastakümneid, on olnud pikaajaline mõistatus, vahendab Maharbiz. Paljud implantaadid lagunevad aasta või kahe pärast. Mõned nõuavad juhtmeid, mis ulatuvad välja nahast. Teised lihtsalt ei tööta tõhusalt. Ajalooliselt on teadlased meditsiiniliste implantaatidega suhtlemiseks kasutanud raadiosagedust. Suuremate implantaatide puhul on see korras, väidab Maharbiz. Kuid selliste pisikeste implantaatide jaoks nagu närvitolm, on raadiolained efektiivseks tööks liiga suured. Nii et meeskond proovis hoopis ultraheli, mis osutub palju paremaks.

Edasi liikudes katsetab meeskond neuraalsete tolmuandurite ehitamist, mis koosnevad mitmesugustest inimkehas kasutamiseks ohututest materjalidest. Samuti proovivad nad andureid muuta palju väiksemaks, piisavalt väikeseks, et need tegelikult närvidesse mahuksid. Seni on andureid kasutatud perifeerses närvisüsteemis ja lihastes, kuid kui need kokku tõmbuvad, võiksid nad potentsiaalselt siirduda kesknärvisüsteemi või aju.

roti diagramm-uc-berkeley.jpg Rotti siirdatud neuraaltolm (UC Berkeley)

Rottide sees olevate andurite saamiseks oli vaja väikest operatsiooni. Meeskond töötab praegu mikrokirurgidega, et teada saada, millised laparoskoopilised või endoskoopilised tehnoloogiad võiksid olla seadme siirdamiseks minimaalselt invasiivsel viisil parimad.

Võib juhtuda, et tehnoloogia on inimtestimiseks valmis, väidab Maharbiz. Kuid maanteel on närvitolmu potentsiaal kasutada närviimpulsside kaudu proteesimiseks. Halvatud inimene võis teoreetiliselt arvutit juhtida või amputeeritud inimene andurite abil roboti kätt toita. Neuraaltolmu võib kasutada ka terviseandmete, näiteks hapnikusisalduse, pH või teatud keemiliste ühendite olemasolu jälgimiseks või elundite talitluse jälgimiseks. Vähihaigetel võiksid kasvajate lähedusse implanteeritud andurid jälgida nende kasvu pidevalt.

"See on uus piir, " ütleb Maharbiz. "Seal on lihtsalt hämmastav summa, mida saate teha."

Pisikesed „närvipuru“ andurid võivad ühel päeval kontrollida proteese või ravida haigust