Uno scienziato dei materiali della Johns Hopkins e un team di collaboratori hanno sviluppato un minuscolo dispositivo che potrebbe essere promettente per ripristinare la mobilità a chi soffre di paralisi degli arti inferiori, una condizione che colpisce circa 1,4 milioni di americani.
Il nuovo apparato, uno stimolatore spinale, può essere posizionato sotto il sito della lesione attraverso una semplice iniezione, distinguendolo dagli stimolatori convenzionali, che sono ingombranti e devono essere distribuiti più lontano dai nervi che controllano i movimenti delle gambe.
"Il concetto alla base degli stimolatori spinali è la loro capacità di bypassare le regioni ferite, inviando comandi motori essenziali dal cervello alla regione spinale responsabile dei movimenti delle gambe. Il nostro approccio innovativo affronta una sfida chiave affrontata da molte tecnologie di stimolatori spinali esistenti:ottenere una stimolazione precisa e minima invasività", ha affermato il membro Dinchang Lin, professore assistente presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali della Whiting School of Engineering e ricercatore principale presso il Johns Hopkins Institute for NanoBioTechnology.
I risultati del team sono pubblicati in Nano Letters .
Gli stimolatori spinali convenzionali vengono impiantati sulla superficie dorsale del midollo spinale (rivolta verso la schiena della persona) o direttamente nel tessuto spinale. Secondo Lin, nessuna delle due strategie è ideale:la prima compromette la capacità dell'impianto di colpire con precisione nervi importanti, e la seconda non solo provoca danni al tessuto durante l'intervento chirurgico di impianto, ma solleva anche problemi di biocompatibilità.
Il team di Lin ha innanzitutto identificato un nuovo sito per la stimolazione, la superficie epidurale ventrolaterale, che è molto vicina ai motoneuroni cruciali nel midollo spinale ed è accessibile senza intervento chirurgico. Hanno quindi progettato un dispositivo su scala nanometrica, ultraflessibile ed estensibile che può essere inserito tramite un piccolo iniettore e una semplice pompa a siringa.
"Applicando questa nuova tecnologia in un modello murino, abbiamo evocato i movimenti delle gambe utilizzando una corrente elettrica quasi due ordini di grandezza inferiore a quella utilizzata nella tradizionale stimolazione dorsale. Il nostro stimolatore non solo ha consentito una gamma più ampia di movimenti, ma ci ha anche permesso di programmare l'elettrodo modello di stimolazione dell'array, che ha prodotto movimenti delle gambe più intricati e naturali che ricordano passi, calci e agitazioni," ha affermato Lin, che ha guidato la progettazione e la selezione da parte del team dei materiali dell'impalcatura del dispositivo, che è stato personalizzato per ottenere proprietà meccaniche ottimali e lunga durata. termine biocompatibilità.
I ricercatori sperano che questa tecnologia, se alla fine si dimostrerà sicura ed efficace per l’uso sugli esseri umani, possa un giorno aiutare a ripristinare la funzione delle gambe nelle persone con lesioni del midollo spinale o malattie neuromotorie. Ritengono inoltre che il loro metodo di impianto a bassa invasività potrebbe renderlo accessibile a più persone.
"Questa tecnologia potrebbe migliorare in modo significativo la qualità della vita di molti pazienti, ridurre i costi delle cure personali e aiutarli a ritrovare fiducia e dignità", ha affermato Lin.
I membri del team intendono continuare a lavorare sul dispositivo con un occhio a eventuali studi clinici sull'uomo.
Ulteriori informazioni: Dingchang Lin et al, Lo stimolatore spinale ventrale iniettabile evoca il movimento programmabile e biomimetico degli arti posteriori, Nano lettere (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c01806
Informazioni sul giornale: Nanolettere
Fornito dalla Johns Hopkins University
