محققان دانشگاه فنی مونیخ (TUM) و تحقیقات NTT اکنون الکترودهای انعطاف پذیر تولید شده با فناوری چاپ 4 بعدی را توسعه داده اند. در تماس با رطوبت، به طور خودکار تا می شوند و خود را دور اعصاب نازک می پیچند.
اعصاب خاصی ممکن است به طور مصنوعی تحریک شوند، به عنوان مثال برای درمان درد. هر چه اعصاب ریزتر باشد، اتصال الکترودهای مورد نیاز دشوارتر است.
سیستم عصبی حرکات ما را از طریق تکانه های الکتریکی کنترل می کند. اینها از سلول عصبی به سلول عصبی دیگر منتقل می شوند تا در نهایت مثلاً انقباض عضلانی ایجاد شود. سلول های عصبی همچنین می توانند به طور مصنوعی تحریک شوند و اعصاب را با پالس های جریان از طریق الکترودهایی که به شدت اعمال می شوند یا کاشته می شوند تحریک کنند. تحریک اعصاب محیطی، به عنوان مثال، برای درمان درد مزمن یا آپنه خواب استفاده می شود. علاوه بر این، کاربردهای بالینی برای تحریک عصب واگ برای درمان افسردگی و صرع وجود دارد. این عصب با قطر چند میلی متری نسبتاً ضخیم است.
در مقایسه، تحریک اعصاب با قطرهای مختلف از ده ها تا صدها میکرومتر چالش برانگیزتر است. این اعصاب نازک مانند مو به الکترودهایی نیاز دارند که با ظرافت و دقت تولید شوند. قرار دادن و اتصال الکترود به اعصاب در محدوده میکرومتر نیز پیچیده تر است.
چاپ 4 بعدی دری را به روی اشکال جدید باز می کند
چاپ 4 بعدی شامل تغییر شکل اشیاء چاپ شده سه بعدی به روشی هدفمند، به عنوان مثال با استفاده از رطوبت یا گرما است. محققان دانشگاه فنی مونیخ و آزمایشگاه انفورماتیک پزشکی و سلامت (MEI) در تحقیقات NTT اکنون الکترودهایی با چاپ 4 بعدی ساخته اند که وقتی در بافت مرطوب قرار می گیرند خود را به دور اعصاب بسیار نازک می پیچند. این الکترود در ابتدا با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی ساخته می شود که امکان تطبیق انعطاف پذیر شکل، قطر و سایر ویژگی ها را فراهم می کند.
غلاف بیرونی الکترود شامل یک هیدروژل زیست سازگار است که در تماس با رطوبت متورم می شود. مواد داخل آن انعطاف پذیر است اما متورم نمی شود. این پیکربندی باعث می شود که الکترودها به طور خودکار در هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت بافت به دور اعصاب بپیچند.
پوشش ساختاری تیتانیوم-طلا در داخل الکترودها سیگنال های الکتریکی را بین الکترودها و رشته های عصبی منتقل می کند.
برنهارد ولفروم، پروفسور نوروالکترونیک در مؤسسه مهندسی بیومدیکال مونیخ (MIBE) در TUM و سرپرست این مطالعه، گفت: “تماس نزدیک بین کاف های تا شده و اعصاب به ما این امکان را می دهد که هم اعصاب را تحریک کنیم و هم سیگنال های عصبی را با الکترودها.”
این دامنه امکانات را برای کاربردهای بالقوه گسترش می دهد.
انتخاب بهتر در تحریک
انواع کاربردهای زیست پزشکی برای الکترودهای جدید در آینده قابل تصور است. یک مثال، ایمپلنت های بهبود یافته برای آپنه خواب است. در بیمارانی که از آپنه خواب رنج می برند، زبان به سمت حلق می افتد و برای مدت کوتاهی راه هوایی را مسدود می کند. تحریک ماهیچه هایی که زبان را به جلو می کشند می تواند مشکل را برطرف کند.
پروفسور کلمنس هایزر، پزشک ارشد در بخش گوش و حلق و بینی می گوید: “اما در حال حاضر، تحریک انتخابی فقط آن دسته از ماهیچه هایی که زبان را به جلو حرکت می دهند، دشوار است. این جایی است که الکترودهای منعطف ممکن است برای تسهیل تحریک اعصاب انتخابی تر در آینده اعمال شوند.” در بیمارستان دانشگاه TUM Klinikum rechts der Isar.
تیم تحقیقاتی قبلاً کاربرد الکترودها را در ملخ ها نشان داده است: اعصاب ظریف با قطر 100 میکرومتر بدون آسیب رساندن به اعصاب پوشیده شده بودند. این به دانشمندان اجازه داد تا ماهیچه ها را به شیوه ای بسیار هدفمند تحریک کنند. در حالی که هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند، الکترودها ممکن است وسیله مهمی برای به کارگیری تحریک اعصاب محیطی برای کاربردهای بالینی گسترده تر در آینده فراهم کنند.
t_98zoom@ به کانال تلگرام 98 زوم بپیوندید
آخرین دیدگاه‌ها