Gendannelse af berøring i nerver beskadiget af skade

Tel Aviv Universitys nye og banebrydende teknologi inspirerer håb blandt mennesker, der har mistet deres følesans i et lems nerver efter amputation eller skade. Teknologien involverer en lille sensor, der er implanteret i nerven af ​​det skadede lem, for eksempel i fingeren, og er forbundet direkte med en sund nerve. Hver gang lemmen rører en genstand, sensoren aktiveres og leder en elektrisk strøm til den fungerende nerve, som genskaber følelsen af ​​berøring. Forskerne understreger, at dette er en testet og sikker teknologi, der er velegnet til den menneskelige krop og kan implanteres hvor som helst inde i den, når først kliniske forsøg er udført.

Teknologien blev udviklet under ledelse af et team af eksperter fra Tel Aviv University:Dr. Ben M. Maoz, Iftach Shlomy, Shay Divald, og Dr. Yael Leichtmann-Bardoogo fra Institut for Biomedicinsk Teknik, Fleischman Det Tekniske Fakultet, i samarbejde med Keshet Tadmor fra Sagol School of Neuroscience og Dr. Amir Arami fra Sackler School of Medicine og Microsurgery Unit i Håndkirurgisk Afdeling på Sheba Medical Center. Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano .

Forskerne siger, at dette unikke projekt begyndte med et møde mellem de to Tel Aviv University-kolleger – biomedicinsk ingeniør Dr. Maoz og kirurg Dr. Arami. "Vi talte om de udfordringer, vi står over for i vores arbejde, " siger Dr. Maoz, "og Dr. Arami delte med mig de vanskeligheder, han oplever med at behandle mennesker, der har mistet den taktile sansning i et eller andet organ som følge af en skade. Det skal forstås, at dette tab af følelse kan skyldes en meget bred vifte af skader, fra mindre sår – som at nogen hakker en salat og ved et uheld skærer sig selv med kniven – til meget alvorlige kvæstelser. Selvom såret kan heles og den skadede nerve kan sys, i mange tilfælde forbliver følesansen beskadiget. Vi besluttede at tackle denne udfordring sammen, og find en løsning, der vil genoprette den taktile fornemmelse for dem, der har mistet den."

I de seneste år, feltet for neurale proteser har lavet lovende udviklinger for at forbedre livet for dem, der har mistet følelsen i deres lemmer, ved at implantere sensorer i stedet for de beskadigede nerver. Men den eksisterende teknologi har en række væsentlige ulemper, såsom kompleks fremstilling og brug, samt behovet for en ekstern strømkilde, såsom et batteri. Nu, forskerne ved Tel Aviv University har brugt den nyeste teknologi kaldet en triboelektrisk nanogenerator (TENG) til at konstruere og teste på dyremodeller en lille sensor, der genopretter den taktile fornemmelse via en elektrisk strøm, der kommer direkte fra en sund nerve og ikke Det kræver ikke en kompleks implantationsproces eller opladning.

Forskerne udviklede en sensor, der kan implanteres på en beskadiget nerve under spidsen af ​​fingeren; sensoren forbinder til en anden nerve, der fungerer korrekt og genopretter noget af den taktile fornemmelse til fingeren. Denne unikke udvikling kræver ikke en ekstern strømkilde som elektricitet eller batterier. Forskerne forklarer, at sensoren faktisk arbejder på friktionskraft:hver gang enheden registrerer friktion, den oplader sig selv.

Enheden består af to små plader, der er mindre end en halv centimeter gange en halv centimeter store. Når disse plader kommer i kontakt med hinanden, de frigiver en elektrisk ladning, der overføres til den ubeskadigede nerve. Når den skadede finger rører ved noget, berøringen frigiver spændinger svarende til det tryk, der påføres enheden - svag spænding for en svag berøring og stærk spænding for en stærk berøring - ligesom i en normal følesans.

Forskerne forklarer, at enheden kan implanteres hvor som helst i kroppen, hvor den taktile fornemmelse skal genoprettes, og at den faktisk går uden om de beskadigede sanseorganer. I øvrigt, enheden er lavet af biokompatibelt materiale, der er sikkert at bruge i den menneskelige krop, det kræver ikke vedligeholdelse, implantationen er enkel, og selve enheden er ikke synlig eksternt.

Ifølge Dr. Maoz, efter at have testet den nye sensor i laboratoriet (med mere end en halv million fingertryk ved brug af enheden), forskerne implanterede det i dyremodellernes fødder. Dyrene gik normalt, uden at have oplevet nogen skade på deres motoriske nerver, og testene viste, at sensoren tillod dem at reagere på sensoriske stimuli. "Vi testede vores enhed på dyremodeller, og resultaterne var meget opmuntrende, " afslutter Dr. Maoz. "Næste, vi ønsker at teste implantatet på større modeller, og på et senere tidspunkt implantere vores sensorer i fingrene på mennesker, der har mistet evnen til at føle berøring. Gendannelse af denne evne kan forbedre menneskers funktion og livskvalitet markant, og endnu vigtigere, beskytte dem mod fare. Mennesker, der mangler taktil fornemmelse, kan ikke mærke, om deres finger bliver knust, brændt eller frosset."