IE, 22/03/2023
Por Deena Theresa
"Esta interface pode revolucionar a forma como interagimos com a tecnologia."
Pesquisadores da Universidade de Cambridge criaram um novo tipo de implante neural que pode restaurar a função dos membros paralisados.
O dispositivo desenvolvido funciona em sincronia entre o cérebro e os membros paralisados – combina eletrônicos flexíveis e células-tronco humanas para "integrar-se melhor" com o nervo e conduzir a função dos membros, de acordo com um comunicado de imprensa.
Houve tentativas anteriores de usar implantes neurais para restaurar a função dos membros, mas a maioria falhou. Isso ocorre porque o tecido cicatricial pode envolver os eletrodos ao longo do tempo, interrompendo a conexão entre o dispositivo e o nervo.
O dispositivo biohíbrido de Cambridge foi implantado no braço paralisado de ratos
"Se alguém tem um braço ou uma perna amputada, por exemplo, todos os sinais no sistema nervoso ainda estão lá, mesmo que o membro físico tenha desaparecido", disse o Dr. Damiano Barone, do Departamento de Neurociências Clínicas de Cambridge, que co-liderou A pesquisa disse em um comunicado: "O desafio de integrar membros artificiais, ou restaurar a função de braços ou pernas, é extrair a informação do nervo e levá-la ao membro para que a função seja restaurada".
Os pesquisadores combinaram terapia celular e bioeletrônica em um único dispositivo, melhorando a funcionalidade e a sensibilidade.
Nesse caso, eles colocaram uma camada de células musculares que foram reprogramadas a partir de células-tronco entre os eletrodos e o tecido vivo. Isso levou à integração do dispositivo com o corpo do hospedeiro, evitando a formação de tecido cicatricial. Pela primeira vez, as células sobreviveram no eletrodo por 28 dias – a duração do experimento.
Primeiro, os pesquisadores projetaram um dispositivo eletrônico flexível biocompatível fino o suficiente para ser conectado ao final de um nervo. De acordo com o comunicado, uma camada de células-tronco, reprogramadas em células musculares, foi então colocada no eletrodo.
Deve-se notar que esta é a primeira vez que esse tipo de célula-tronco (célula-tronco pluripotente induzida) foi usada em um organismo vivo dessa maneira.
"Essas células nos dão um enorme grau de controle", disse Barone. "Podemos dizer a eles como se comportar e checá-los durante todo o experimento. Ao colocar células entre a eletrônica e o corpo vivo, o corpo não vê os eletrodos; ele apenas vê as células, então o tecido cicatricial não é gerado. ."
Uma nova abordagem para implantes neurais
O dispositivo biohíbrido de Cambridge foi implantado no antebraço paralisado dos ratos. Antes da implantação, essas células-tronco já haviam se transformado em células musculares. Eles se integraram facilmente aos nervos do antebraço do rato.
Os ratos não tinham movimento em seus antebraços, mas o dispositivo captava os sinais do cérebro que controlavam o movimento. O dispositivo ajudaria a restaurar a função uma vez conectado ao restante do nervo ou a uma prótese.
O dispositivo tem várias vantagens. É mais fácil de integrar e garante estabilidade a longo prazo, mas também é pequeno o suficiente para que a implantação exija apenas uma cirurgia guiada. O dispositivo também pode ser usado para controlar membros protéticos.
"Esta interface pode revolucionar a forma como interagimos com a tecnologia", disse a co-autora Amy Rochford, do Departamento de Engenharia. “Ao combinar células humanas vivas com materiais bioeletrônicos, criamos um sistema que pode se comunicar com o cérebro de maneira mais natural e intuitiva, abrindo novas possibilidades para próteses, interfaces cérebro-máquina e até mesmo aprimorando habilidades cognitivas”.
A equipe está trabalhando na otimização dos dispositivos e entrou com um pedido de patente para a tecnologia.
Os resultados são relatados na revista Science Advances.
Resumo do estudo:
O desenvolvimento de interfaces neurais com biocompatibilidade superior e melhor integração tecidual é vital para o tratamento e restauração das funções neurológicas no sistema nervoso. Um fator crítico é aumentar a resolução para mapear entradas neuronais em implantes. Para este propósito, desenvolvemos uma nova categoria de interface neural compreendendo miócitos derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) como alvos biológicos para entradas nervosas periféricas que são enxertadas em um arranjo flexível de eletrodos. Mostramos a sobrevivência a longo prazo e a integração funcional de um dispositivo biohíbrido que transporta células humanas derivadas de iPSC com o feixe nervoso do antebraço de ratos que se movem livremente, após 4 semanas de implantação. Ao melhorar a interface tecido-eletrônica com uma camada celular intermediária.
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Fonte:https://interestingengineering.com/innovation/biohybrid-implant-restore-function-paralyzed-limbs
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