Przejdź do treści

Rozpuszczalny implant łagodzi ból bez użycia leków

Spis treści

Zespół naukowców z Northwestern University opracował mały, miękki, elastyczny implant, który łagodzi ból na żądanie i to bez użycia leków. To pierwsze tego rodzaju urządzenie może stanowić bardzo potrzebną alternatywę dla opioidów i innych silnie uzależniających środków przeciwbólowych.

Biokompatybilne, rozpuszczalne w wodzie urządzenie działa poprzez owinięcie się wokół nerwów w celu dostarczenia precyzyjnego, ukierunkowanego chłodzenia. Znieczula ono nerwy i blokuje sygnały bólowe wysyłane do mózgu. Zewnętrzna pompka umożliwia użytkownikowi włączenie urządzenia, a następnie zwiększenie lub zmniejszenie intensywności jego działania. Gdy nie jest już potrzebny, implant w naturalny sposób wchłania się do organizmu i nie wymaga interwencji chirurgicznej.

Naukowcy uważają, że implant może być najbardziej przydatny dla pacjentów, którzy przechodzą rutynowe operacje lub nawet amputacje, które wymagają leków pooperacyjnych. Chirurdzy mogliby wszczepić je podczas zabiegu, aby pomóc w walce z bólem pooperacyjnym.

Opis urządzenia oraz testów przeprowadzonych na zwierzętach znalazł się w najnowszym wydaniu magazynu „Science” (DOI: 10.1126/science.abl8532).

Pionierski bioelektroniczny implant

– Chociaż opioidy są niezwykle skuteczne, są również uzależniające – tłumaczy prof. John A. Rogers z Northwestern, który kierował pracami nad urządzeniem. – Jako inżynierów motywuje nas idea leczenia bólu bez leków. W sposób, który można natychmiast uruchomić i wyłączyć, wszystko pod kontrolą użytkownika. Opisana technologia wykorzystuje mechanizmy podobne do tych, które powodują, że palce drętwieją pod wpływem zimna. Nasz implant pozwala na uzyskanie tego efektu w sposób programowalny, bezpośrednio do wybranych nerwów, nawet tych znajdujących się głęboko w otaczających tkankach miękkich – mówi Rogers.

Implant wykorzystuje prostą, powszechnie znaną koncepcję: parowanie. Podobnie jak odparowujący pot chłodzi ciało, urządzenie zawiera płynny środek chłodzący, który jest indukowany do odparowania w określonym miejscu nerwu czuciowego.

– W miarę ochładzania nerwu sygnały, które przez niego przechodzą, stają się coraz wolniejsze. W końcu całkowicie się zatrzymują – wyjaśnia współautor pracy dr Matthew MacEwan z Washington University School of Medicine w St. Louis. – Celujemy w szczególności w nerwy obwodowe, które łączą mózg i rdzeń kręgowy z resztą ciała. To właśnie te nerwy przekazują bodźce sensoryczne, w tym ból. Chłodząc jeden lub dwa nerwy docelowe, możemy skutecznie modulować sygnały bólowe w określonym regionie ciała – mówi.

Jak to działa?

Aby wywołać efekt chłodzenia, urządzenie zawiera maleńkie kanały. W jednym znajduje się płynny środek chłodzący (perfluoropentan), który jest już zatwierdzony klinicznie jako środek kontrastowy do ultradźwięków i do inhalatorów ciśnieniowych. Drugi kanalik zawiera suchy azot, gaz obojętny dla organizmu. Kiedy ciecz i gaz przepływają do wspólnej komory, zachodzi reakcja, która powoduje szybkie odparowanie cieczy. Jednocześnie maleńki czujnik monitoruje temperaturę nerwu, aby upewnić się, że nie jest on zbyt zimny, co mogłoby spowodować uszkodzenie tkanki.

– Nadmierne chłodzenie może uszkodzić nerw i delikatne tkanki wokół niego – mówi Rogers. – Czas trwania i temperatura chłodzenia muszą być zatem precyzyjnie kontrolowane. Monitorując temperaturę przy nerwie, można automatycznie dostosować natężenie chłodzenia, aby ustawić punkt, który blokuje ból w odwracalny, bezpieczny sposób – dodaje.

Naukowcy wciąż opracowują i opisują pełen zestaw progów czasu i temperatury, poniżej których proces chłodzenia pozostaje w pełni odwracalny i nie uszkadza komórek.

Precyzyjna moc

Już wcześniej testowano inne terapie chłodzące i blokady nerwów. Wszystkie miały jednak ograniczenia, które nowe urządzenie pokonuje. Naukowcy badali na przykład krioterapie wstrzykiwane za pomocą igły. Zamiast celować w konkretne nerwy, te nieprecyzyjne iniekcje chłodziły duże obszary tkanki, co potencjalnie może prowadzić do jej uszkodzenia i stanu zapalnego.

Nowy implant w najszerszym miejscu ma zaledwie 5 milimetrów. Jeden jego koniec jest zwinięty i miękko otacza pojedynczy nerw. Poprzez precyzyjne ukierunkowanie tylko na nerw, urządzenie oszczędza okoliczne regiony przed niepotrzebnym ochłodzeniem, które mogłoby prowadzić do efektów ubocznych.

– Nie chcemy chłodzić innych nerwów lub tkanek, które nie są związane z nerwem przekazującym bodźce bólowe – mówi dr MacEwan. – Chcemy zablokować sygnały bólowe, a nie nerwy, które kontrolują funkcje motoryczne i umożliwiają na przykład używanie ręki – podkreśla.

Znikający implant

Nowa technologia jest trzecim przykładem bioresorbowalnych urządzeń elektronicznych z laboratorium Rogersa, który jest pionierem podobnych technologii. Wchłaniają się one same do organizmu w ciągu kilku dni lub tygodni i są całkowicie nieszkodliwe.

Przy grubości kartki papieru, miękkie, elastyczne urządzenie do chłodzenia nerwów jest idealne do leczenia bardzo wrażliwych obszarów ciała.

– Jeśli myślimy o tkankach miękkich, delikatnych nerwach i ciele, które jest w ciągłym ruchu, każde urządzenie pośredniczące musi mieć zdolność do zginania się, skręcania i rozciągania w sposób łatwy i naturalny – mówi prof. Rogers. – Ponadto ważne, aby urządzenie po prostu zniknęło po tym, jak nie jest już potrzebne, aby uniknąć delikatnych i ryzykownych procedur chirurgicznych – dodaje naukowiec.

Źródło i fot.: Northwestern University

Udostępnij:

lub:

Podobne artykuły

Implant mózgu, który pozwala sparaliżowanemu pacjentowi komunikować się przez awatar

Pierwsze na świecie sztuczne neurony, które zachowują się jak te prawdziwe

Urządzenia biomedyczne zasilane za pomocą… bicia serca

Wyróżnione artykuły

Popularne artykuły