소형 로봇 신경 커프는 신경 치료의 획기적인 발전을 약속합니다.

요약: 연구자들은 신경 섬유를 부드럽게 감쌀 수 있는 혁신적이고 유연한 장치를 개발했으며, 이는 신경 장애의 진단과 치료를 바꿀 수 있습니다. 이 작고 유연한 “신경 커프”는 소프트 로봇 공학과 유연한 전자 장치를 사용하여 손상을 일으키지 않고 말초 신경과 통신합니다.

이 커프는 쥐를 대상으로 성공적으로 테스트되었으며 최소한의 전기적 노력으로 모양을 조정하고 봉합사나 접착제가 필요하지 않습니다. 이 획기적인 발전은 간질이나 만성 통증과 같은 질병에 대한 덜 침습적인 치료로 이어질 수 있으며 의수족의 제어를 향상시킬 수 있습니다.

작가:

1. 고급 소재: 신경 커프는 소프트 로봇에 사용되는 전도성 고분자로 만들어져 수백 밀리볼트의 전기로 신경 섬유 주위를 팽창하거나 수축시킬 수 있습니다.
2. 비침습적 적용: 커프를 바늘에 감아 표적 신경 근처에 주입한 후 자체 조정하여 신경을 감싸므로 배치가 쉽고 침습성이 적습니다.
3. 미래 잠재력: 이 기술을 이용하면 개복 수술 없이도 고도로 표적화된 신경학적 치료가 가능해지며, 신체 내 접근하기 어려운 부위까지 이동할 수도 있다는 가능성도 있다.

원천: 케임브리지 대학교

연구자들은 개별 신경 섬유를 손상시키지 않고 감쌀 수 있는 작고 유연한 장치를 개발했습니다.

캠브리지 대학의 연구원들은 유연한 전자 장치와 소프트 로봇 공학 기술을 결합하여 간질 및 만성 통증을 포함한 다양한 장애를 진단 및 치료하거나 의수족을 제어하는 ​​데 사용할 수 있는 장치를 개발했습니다.

말초 신경(뇌와 척수를 연결하는 43쌍의 운동 및 감각 신경)과 통신하기 위한 현재 도구는 오래되고 부피가 크며 신경 손상 위험이 높습니다. 그러나 케임브리지 팀이 개발한 로봇 신경 '커프'는 아무런 손상도 일으키지 않고 민감한 신경 섬유를 붙잡거나 감쌀 수 있을 만큼 민감합니다.

쥐를 대상으로 신경 커프를 테스트한 결과, 이 장치는 수술용 봉합이나 접착제 없이도 신경 주위에 자가 밀봉 링을 형성하여 제어된 방식으로 모양을 변경하는 데 작은 전압만 필요하다는 사실이 밝혀졌습니다.

연구원들은 소프트 전기 액추에이터와 신경 기술을 결합하면 다양한 신경 질환에 대한 모니터링 및 중재적 치료를 위한 해답이 될 수 있다고 말합니다.

결과는 저널에 게재됩니다. 자연소재.

전기 신경 이식은 표적 신경의 신호를 자극하거나 차단하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 통증 신호를 차단하여 통증을 완화하는 데 도움이 될 수도 있고, 신경에 전기 신호를 보내 마비된 사지의 움직임을 회복하는 데 사용될 수도 있습니다.

신경 모니터링은 또한 척수 근처와 같이 신경 섬유의 농도가 높은 신체 부위에 수술을 수행할 때 표준 수술 절차입니다.

이러한 임플란트를 사용하면 신경 섬유에 직접 접근할 수 있지만 특정 위험이 따릅니다. 연구를 주도한 케임브리지대학교 공학과 조지 말리아라스 교수는 “신경 이식은 신경 손상 위험이 높다”고 말했다.

“신경은 작고 매우 민감하기 때문에 전극과 같은 큰 물체를 접촉할 때마다 신경에 위험을 초래할 수 있습니다.”

공동 저자인 하버드 대학의 다미아노 바론(Damiano Barone) 박사는 “신경을 감싸는 신경 커프는 현재 이용 가능한 가장 저렴한 임플란트이지만 그럼에도 불구하고 여전히 매우 부피가 크고 뻣뻣하며 이식하기 어렵기 때문에 상당한 조작이 필요하고 신경에 잠재적인 외상을 입힐 수 있다”고 말했습니다. . 케임브리지 임상 신경과학과.

연구원들은 일반적으로 소프트 로봇에 사용되는 전도성 폴리머로 만들어진 새로운 유형의 신경 커프를 설계했습니다. 매우 얇은 커프는 두 개의 별도 레이어로 디자인되었습니다. 단지 수백 밀리볼트에 불과한 소량의 전기를 가하면 장치가 부풀어 오르거나 줄어들 수 있습니다.

커프는 바늘에 말아서 표적 신경 근처에 주사할 수 있을 정도로 작습니다. 전기적으로 활성화되면 커프의 모양이 바뀌어 신경을 감싸며 신경 활동을 모니터링하거나 변경할 수 있습니다.

연구의 제1저자인 Chaokun Dong 박사는 “이러한 장치를 체내에서 안전하게 사용하기 위해 작동에 필요한 전압을 매우 낮은 값으로 줄일 수 있었습니다.”라고 말했습니다.

“가장 중요한 점은 이 커프가 양방향으로 모양을 바꿀 수 있고 다시 프로그래밍할 수 있다는 것입니다. 이는 외과 의사가 장치가 신경 주위에 얼마나 조밀하게 있는지 조정하여 신경을 기록하고 자극하는 데 최상의 결과를 얻을 수 있다는 것을 의미합니다.”

쥐를 대상으로 한 테스트에서 수술 없이도 커프를 성공적으로 부착할 수 있으며 표적 신경 주위에 자체 밀봉 고리가 형성되는 것으로 나타났습니다. 연구자들은 동물 모델을 대상으로 이 장치를 추가로 테스트할 계획이며, 향후 몇 년 내에 인간을 대상으로 테스트를 시작할 수 있기를 희망합니다.

Baron은 “이 접근법을 사용하면 통증, 시력 또는 청력을 조절하는 신경과 같이 개복 수술을 통해 접근하기 어려운 신경에 접근할 수 있지만 뇌 내부에 아무것도 이식하지 않고도 접근할 수 있습니다.”라고 Baron은 말했습니다. “이러한 커프를 신경 주위를 감싸도록 배치할 수 있으므로 외과의사는 이 수술을 훨씬 쉽게 할 수 있고 환자에게는 덜 위험합니다.”

Malliaras는 “전기 자극을 통해 모양을 바꿀 수 있는 임플란트를 만드는 능력은 고도로 표적화된 치료법에 대한 미래의 다양한 가능성을 열어줍니다.”라고 말했습니다.

“미래에는 몸 전체나 심지어 뇌 속까지 이동할 수 있는 임플란트를 갖게 될 수 있으며, 이는 미래에 환자에게 혜택을 주기 위해 기술이 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 꿈을 갖게 합니다.”

신경기술, 로봇공학, 신경과학 연구 뉴스 소개

작가: 조지 말리아라스
원천: 케임브리지 대학교
의사소통: 조지 말리아라스(George Malliaras) – 케임브리지 대학교
그림: 이미지 제공: 신경과학 뉴스

원래 검색: 오픈 액세스.
“최소 침습 말초 신경 인터페이스를 위한 전기화학적으로 작동되는 미세 전극“George Malliaras 외. 자연 소재

요약

최소 침습 말초 신경 인터페이스를 위한 전기화학적으로 작동되는 미세 전극

말초 신경과 상호 작용하는 전극 배열은 신경 장애의 진단 및 치료에 사용됩니다. 그러나 신경 손상 위험이 높은 복잡한 수술이 필요합니다.

여기서 우리는 소프트 로봇 액츄에이터와 유연한 전자 장치의 최근 발전을 활용하여 전기 화학적으로 유도되는 폴리머 기반 소프트 액츄에이터와 저임피던스 마이크로 전극을 결합한 고도로 순응적인 신경 커프를 개발합니다.

이 커프는 수백 밀리볼트 정도의 작은 인가 전압으로 작동하여 민감한 신경을 능동적으로 쥐거나 감싸는 것이 가능합니다. 우리는 실제 쥐 모델을 사용하여 이 기술을 검증하여 수술용 봉합사나 접착제를 사용하지 않고도 커프가 쥐의 좌골 신경과 신뢰할 수 있는 자체 밀봉 생체 전자 인터페이스를 형성하고 유지한다는 것을 보여줍니다.

연성 전기화학 액추에이터와 신경기술의 완벽한 통합은 최소 침습적 신경 활동 모니터링 및 고품질 생체전자 인터페이스를 향한 길을 제공합니다.