ROBOȚI UMANI FĂRĂ DURERE: Un implant dizolvabil ameliorează durerea fără medicamente

O echipă de cercetători coordonați de Northwestern University a dezvoltat un implant mic, moale și flexibil care ameliorează durerea la cerere și fără a utiliza medicamente. Acest dispozitiv, primul de acest fel, ar putea oferi o alternativă foarte necesară la opioide și la alte medicamente care creează o dependență ridicată.

Dispozitivul biocompatibil, solubil în apă, funcționează prin înfășurarea delicată în jurul nervilor pentru a oferi o răcire precisă și direcționată, care amorțește nervii și blochează semnalele de durere către creier. O pompă externă permite utilizatorului să activeze de la distanță dispozitivul și apoi să crească sau să scadă intensitatea acestuia. După ce dispozitivul nu mai este necesar, acesta se absoarbe în mod natural în organism – ocolind necesitatea unei extracții chirurgicale.

Cercetătorii consideră că dispozitivul va fi cel mai valoros pentru pacienții care sunt supuși unor intervenții chirurgicale de rutină sau chiar amputații care necesită în mod obișnuit medicamente postoperatorii. Chirurgii ar putea implanta dispozitivul în timpul procedurii pentru a ajuta la gestionarea durerii postoperatorii a pacientului.

„Deși opioidele sunt extrem de eficiente, ele creează o dependență extrem de mare”, a declarat John A. Rogers de la Northwestern, care a condus dezvoltarea dispozitivului. „În calitate de ingineri, suntem motivați de ideea de a trata durerea fără medicamente – în moduri care pot fi activate și dezactivate instantaneu, cu controlul utilizatorului asupra intensității de ameliorare. Tehnologia prezentată aici exploatează mecanisme care au unele asemănări cu cele care fac ca degetele să fie amorțite când sunt reci.

„Implantul nostru permite ca acest efect să fie produs într-un mod programabil, direct și local la nervii vizați, chiar și la cei aflați în profunzimea țesuturilor moi înconjurătoare.”

Cum funcționează

Deși noul dispozitiv ar putea părea SF, acesta folosește un concept simplu și comun pe care toată lumea îl cunoaște: evaporarea. Similar modului în care transpirația prin evaporare răcește corpul, dispozitivul conține un lichid de răcire care este determinat să se evapore în locația specifică a unui nerv senzorial.

„Pe măsură ce răciți un nerv, semnalele care călătoresc prin nerv devin din ce în ce mai lente – în cele din urmă se opresc complet”, a declarat coautorul studiului, Dr. Matthew MacEwan de la Washington University School of Medicine din St. Louis. „Noi vizăm în mod specific nervii periferici, care fac legătura între creier și măduva spinării cu restul corpului. Aceștia sunt nervii care comunică stimulii senzoriali, inclusiv durerea. Prin furnizarea unui efect de răcire la doar unul sau doi nervi vizați, putem modula în mod eficient semnalele de durere într-o anumită regiune a corpului.”

Pentru a induce efectul de răcire, dispozitivul conține mici canale microfluidice. Unul dintre canale conține lichidul de răcire (perfluoropentan), care este deja aprobat clinic ca agent de contrast cu ultrasunete și pentru inhalatoare presurizate. Un al doilea canal conține azot uscat, un gaz inert.

Atunci când lichidul și gazul curg într-o cameră comună, are loc o reacție care determină evaporarea rapidă a lichidului. În același timp, un mic senzor integrat monitorizează temperatura nervului pentru a se asigura că acesta nu se răcește prea tare, ceea ce ar putea cauza deteriorarea țesuturilor.

„Răcirea excesivă poate deteriora nervul și țesuturile fragile din jurul acestuia”, a spus Rogers. „Prin urmare, durata și temperatura răcirii trebuie să fie controlate cu precizie. Prin monitorizarea temperaturii la nivelul nervului, debitele pot fi ajustate automat pentru a stabili un punct care să blocheze durerea într-un mod reversibil și sigur.”

Capacitate de precizie

În timp ce alte terapii de răcire și blocante nervoase au fost testate experimental, toate au limitări pe care noul dispozitiv le depășește. Anterior, cercetătorii au explorat crioterapiile, de exemplu, care sunt injectate cu un ac. În loc să vizeze nervi specifici, aceste abordări imprecise răcesc zone mari de țesut, ceea ce poate duce la efecte nedorite, cum ar fi deteriorarea țesutului și inflamația.

În punctul său cel mai lat, micul dispozitiv al Northwestern are o lățime de doar 5 milimetri. Un capăt este încovoiat într-o manșetă care se înfășoară ușor în jurul unui singur nerv, ocolind necesitatea suturilor. Prin faptul că vizează cu precizie doar nervul afectat, dispozitivul scutește regiunile din jur de răcirea inutilă, care ar putea duce la efecte secundare.

„Nu doriți să răciți din greșeală alți nervi sau țesuturi care nu au legătură cu nervul care transmite stimulii dureroși”, a spus MacEwan. „Vrem să blocăm semnalele de durere, nu nervii care controlează funcția motorie și care vă permite să vă folosiți mâna, de exemplu”.

Cercetătorii precedenți au explorat, de asemenea, blocanți nervoși care utilizează stimularea electrică pentru a reduce la tăcere stimulii dureroși. Și aceștia au limitări.

„Nu poți opri un nerv cu ajutorul stimulării electrice fără a-l activa mai întâi”, a spus MacEwan. „Acest lucru poate provoca dureri suplimentare sau contracții musculare și nu este ideal, din perspectiva pacientului”.

Încetarea acțiunii

Această nouă tehnologie este al treilea exemplu de dispozitive electronice bioresorbabile din laboratorul Rogers, care a introdus conceptul de electronică tranzitorie în 2012, publicat în revista Science.

În 2018, Rogers, MacEwan și colegii săi au reușit să proiecteze primul dispozitiv electronic biorezorbabil din lume – un implant biodegradabil care accelerează regenerarea nervilor.

Apoi, în 2021, Rogers și colegii săi au lansat un stimulator cardiac tranzitoriu.

Toate componentele dispozitivelor sunt biocompatibile și se absorb în mod natural în biofluidele organismului în decurs de câteva zile sau săptămâni, fără a fi nevoie de extracție chirurgicală. Dispozitivele bioresorbabile sunt complet inofensive – similare cu suturile absorbabile.

Având grosimea unei foi de hârtie, dispozitivul moale și elastic de răcire a nervilor este ideal pentru tratarea nervilor foarte sensibili.

„Dacă vă gândiți la țesuturile moi, la nervii fragili și la un corp care este în continuă mișcare, orice dispozitiv de interfațare trebuie să aibă capacitatea de a se flexa, îndoi, răsuci și întinde ușor și natural”, a declarat Rogers. „În plus, ați dori ca dispozitivul să dispară pur și simplu după ce nu mai este necesar, pentru a evita procedurile delicate și riscante de îndepărtare chirurgicală.”

[Science, Nature 1 , Nature 2]

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.

%d blogeri au apreciat: