Учёные из России в соавторстве с зарубежными коллегами разработали технологию, которая позволяет быстро и дёшево изготовить индивидуальный нейропротез на 3D-принтере.
Создание устройства от проекта до изготовления занимает всего сутки. Технология поможет снабдить людей с травмами и заболеваниями нервной системы индивидуальными имплантатами.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в престижном журнале Nature Biomedical Engineering.
Множество научных групп во всём мире работает над созданием имплантатов, способных помочь пациентам с травмами или болезнями центральной нервной системы. Нейропротезы хотя бы частично возвращают утраченное зрение и осязание, позволяют управлять собственными конечностями или их протезами. Но эти технологии всё ещё очень далеки от совершенства.
Одна из проблем современных нейропротезов заключается в том, что имплантат должен быть "подогнан" под конкретного человека. Ведь у каждого пациента свои индивидуальные особенности и своя картина травмы или болезни. Однако создавать такие персонализированные устройства долго и дорого.
Теперь команда под руководством Павла Мусиенко из Санкт-Петербургского государственного университета и Ивана Минева (Ivan Minev) из Университета Шеффилда разработали метод, который позволяет изготавливать индивидуальные нейроимплантаты быстро и сравнительно дёшево. Новую технологию они назвали NeuroPrint.
Правда, "Нейропринт" работает (во всяком случае пока) лишь с несколькими видами имплантатов. Прежде всего это устройства, которые заменяют собой повреждённые нервные волокна спинного мозга.
Ежегодно до полумиллиона человек получают травмы спинного мозга, которые зачастую лишают их способности ходить, выполнять действия руками и не только. Дело в том, что сигнал, отправляемый головным мозгом конечностям, не проходит через повреждённый участок спинного мозга. Имплантаты призваны восстановить эту связь, вернув пациентам подвижность.
Технология NeuroPrint опирается на использование 3D-принтера. Сначала устройство изготавливает основу будущего нейропротеза методом экструзии. Материалом для неё служит мягкий и биосовместимый силикон. Затем методом струйной печати на основу наносятся электроды. Они состоят из хорошо проводящего ток гибкого и химически устойчивого металла, например, платины. Наконец, электроды обрабатываются холодной плазмой, что улучшает их свойства.
Дизайн имплантата, включая его размер, форму, количество и расположение электродов, определяет врач или нейробиолог. Своё техническое задание он передаёт инженерам, которые преобразуют его в программу для 3D-принтера. Весь процесс, от задумки до изготовления, занимает 24 часа, и это не предел.
"Возможно, в будущем имплантат будет печататься прямо в операционной, пока пациент готовится к операции", – предполагает Минев.
Авторы испытали изготовленные по новой технологии устройства на кошках, крысах и рыбках данио-рерио. Новые имплантаты восстанавливали подвижность парализованных животных как минимум не хуже, чем их традиционные и весьма дорогие аналоги.
Кроме того, учёные испытали на здоровых крысах имплантат, который считывает сигналы коры головного мозга (таким образом человек может управлять техникой силой мысли). И вновь продукт новой технологии показал себя на отлично.
"Технология NeuroPrint открывает новые возможности как для фундаментальных исследований центральной нервной системы, так и для нейропротезирования при заболеваниях и травмах", – заключает Мусиенко.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о разработанных группой Мусиенко имплантатах для стимуляции спинного мозга, а также о других разработках такого рода.
