ANN ARBOR, Michigan---All'Università del Michigan sono stati creati impianti cerebrali in grado di registrare più chiaramente i segnali dai neuroni circostanti nei ratti. I risultati potrebbero alla fine portare a un trattamento più efficace dei disturbi neurologici come il morbo di Parkinson e la paralisi.

Gli elettrodi neurali devono funzionare per periodi di tempo che vanno da ore ad anni. Quando gli elettrodi vengono impiantati, il cervello prima reagisce alla lesione acuta con una risposta infiammatoria. Poi il cervello si stabilizza in una ferita che guarisce, o cronico, risposta.

È durante questa risposta secondaria che il tessuto cerebrale inizia a incapsulare l'elettrodo, tagliandolo fuori dalla comunicazione con i neuroni circostanti.

I nuovi impianti cerebrali sviluppati alla U-M sono rivestiti con nanotubi in poli(3, 4-etilendiossitiofene) (PEDOT), un polimero biocompatibile ed elettricamente conduttivo che ha dimostrato di registrare i segnali neurali meglio degli elettrodi metallici convenzionali.

I ricercatori dell'UM hanno scoperto che i nanotubi PEDOT migliorano l'attività dell'unità di alta qualità (rapporto segnale-rumore> 4) circa il 30 percento in più rispetto ai siti non rivestiti. Hanno anche scoperto che sulla base di dati di impedenza in vivo, I nanotubi PEDOT potrebbero essere usati come un nuovo metodo di biorilevamento per indicare la transizione tra risposte acute e croniche nel tessuto cerebrale.

I risultati sono presenti nell'articolo di copertina del numero del 5 ottobre della rivista Materiale avanzato . Il documento è intitolato, "Interfaccia di nanotubi polimerici conduttori con il sistema nervoso centrale:registrazione neurale cronica utilizzando nanotubi di poli (3-4-etilendiossitiofene)."

"I microelettrodi impiantati nel cervello sono sempre più utilizzati per il trattamento di disturbi neurologici, " disse Mohammad Reza Abidian, un ricercatore post-dottorato che lavora con il professor Daryl Kipke nel laboratorio di ingegneria neurale presso il dipartimento di ingegneria biomedica della UM.

"Inoltre, questi elettrodi consentono dispositivi neuroprotesici, che mantengono la promessa di restituire la funzionalità agli individui con lesioni del midollo spinale e malattie neurodegenerative. Però, l'applicazione cronica robusta e affidabile degli elettrodi neurali rimane una sfida".

Nell'esperimento, i ricercatori hanno impiantato due microelettrodi neurali nel cervello di tre ratti. I nanotubi PEDOT sono stati fabbricati sulla superficie di ogni altro sito di registrazione utilizzando un metodo di modellazione in nanofibre. Nel corso di sette settimane, i ricercatori hanno monitorato l'impedenza elettrica dei siti di registrazione e misurato la qualità dei segnali di registrazione.

I nanotubi PEDOT nel rivestimento consentono agli elettrodi di funzionare con una resistenza elettrica inferiore rispetto agli attuali siti di elettrodi metallici, il che significa che possono comunicare più chiaramente con i singoli neuroni.

"I polimeri conduttori sono biocompatibili e hanno conduttività sia elettronica che ionica, " ha detto Abidian. "Pertanto, questi materiali sono buoni candidati per applicazioni biomediche come interfacce neurali, biosensori e sistemi di somministrazione dei farmaci".

Negli esperimenti, i ricercatori del Michigan hanno applicato i nanotubi PEDOT ai microelettrodi forniti dall'UM Center for Neural Communication Technology. I rivestimenti per nanotubi PEDOT sono stati sviluppati nel laboratorio di David C. Martin, ora professore a contratto di scienza e ingegneria dei materiali, scienza e ingegneria macromolecolare, e ingegneria biomedica. Martin è attualmente Karl W. Böer Professor e presidente del dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università del Delaware.

Martin è anche co-fondatore e direttore scientifico di Biotectix, una società spin-off dell'UM situata ad Ann Arbor. L'azienda sta lavorando per commercializzare rivestimenti conduttori a base di polimeri per una varietà di dispositivi biomedici

In precedenti esperimenti, Abidian e i suoi colleghi hanno dimostrato che i nanotubi PEDOT potrebbero portare con sé farmaci per prevenire l'incapsulamento.

"Questo studio apre la strada a elettrodi di registrazione intelligenti in grado di fornire farmaci per alleviare la risposta immunitaria dell'incapsulamento, " ha detto Abido.

Maggiori informazioni: Articolo scientifico:www3.interscience.wiley.com/cg … t/122525755/PDFSTART

Fonte:Università del Michigan