生物可降解植入提供电刺激,神经再生速度

西北大学和华盛顿大学医学院的研究人员已经开发出第一种bioelectronic医学的例子:一个植入,可生物降解的无线设备,神经再生速度,改善受损神经的治疗。

collaborators-materials科学家和工程师在西北和神经外科医生在华盛顿University-developed的设备提供定期的电脉冲受损后,大鼠周围神经外科修复过程,加速再生神经的腿和增强肌肉力量的最终复苏和控制。一毛钱的大小和一张纸的厚度,大约两周之前的无线设备运作自然吸收到体内。

科学家们设想这样的瞬态工程技术有一天可以补充或取代药物治疗多种人类疾病。这种类型的技术,研究人员称之为“bioelectronic医学”提供治疗和治疗在临床相关的时间和直接在有需要的地方,从而减少副作用或与传统风险,永久性的植入物。

“这些工程系统提供活跃,治疗可编程功能,给的格式,然后自然地消失在身体,无影无踪,”西北大学的约翰·a·罗杰斯说,bio-integrated的先驱技术和研究的文章的第二作者。“这种治疗方法可以考虑选择超越药物和化学。”

罗杰斯是路易·辛普森和金伯利Querrey教授材料科学与工程、生物医学工程和神经外科手术在麦考密克工程学院和西北大学Feinberg医学院。

这项研究将发表在《华尔街日报》10月8日自然医学。

而设备尚未在人类身上进行了测试,研究结果提供承诺未来神经损伤患者的治疗选择。病例需要手术,标准的做法是管理一些手术期间电刺激来帮助恢复。但直到现在,医生缺乏的一种手段,不断提供添加促进在不同时间点在整个恢复和愈合过程。

“我们知道,电刺激在手术过程中有所帮助,但是一旦手术结束,干预的窗口关闭,”文章的第二作者威尔逊博士说“扎克”雷,神经外科副教授,生物医学工程和华盛顿大学整形外科手术。“有了这个装置,我们发现电刺激给安排的基础上,可以进一步增强神经复苏。”

在过去的八年里,罗杰斯和他的实验室开发了一个完整的集电子材料、设备设计和制造技术为生物降解设备和广泛的选择,提供了潜在的解决未满足的医疗需求。华盛顿大学当雷和他的同事发现了电stimulation-based疗法需要加速伤口愈合,罗杰斯和他的同事们在西北去了他们的工具箱和开始工作。

他们设计和开发了一个薄,灵活的设备包装在一个受伤的神经和发送电子脉冲在指定时间点前几天设备无害降解。设备驱动和控制的无线发射机在体外,就很像一个cellphone-charging垫。罗杰斯和他的团队密切合作与华盛顿大学团队在整个开发过程和动物验证。

华盛顿大学的研究者们研究了bioelectronic设备在大鼠坐骨神经受伤。这根神经发出信号的腿和控制的腿筋和肌肉小腿和脚。他们使用的设备提供每天一小时的电刺激大鼠,三到六天或没有电刺激,然后监视他们的复苏在接下来的10周。

他们发现任何电刺激比根本没有帮助老鼠恢复肌肉和肌肉力量。此外,电刺激大鼠的日子收到越多,越迅速、彻底恢复神经信号和肌肉力量。从设备没有负面生物效应及其再吸收被发现。

“我们做这项研究之前,我们不确定,再刺激会产生影响,而现在我们知道,我们可以开始试图找到理想的复苏时间最大化,”雷说。”我们电刺激了12天交付,而不是六个,会有更多的治疗中获益?也许吧。现在我们正在调查。”

通过改变材料的成分和厚度的装置,罗杰斯和他的同事们可以控制的精确天数仍然是功能才被人体吸收。新版本可以提供电脉冲数周之前有辱人格的。设备在体内的降解能力的第二次手术切除非生物降解的装置,从而消除额外风险的病人。

“我们工程师设备消失,”罗杰斯说。“瞬态电子设备的概念是一个深的话题对我集团近十年大追求在材料科学,在某种意义上。我们感到兴奋,因为我们现在拥有的材料,设备,制造方法,系统级工程概念的方式利用这些概念可能与人类健康的重大挑战。”

研究还显示设备可以工作作为一个临时起搏器和脊髓的接口和其他刺激网站整个身体。这些发现表明广泛的工具,除了外围神经系统。