Određeni nervi se mogu veštački stimulisati, na primer za lečenje bola. Što su nervi finiji, teže je pričvrstiti potrebne elektrode. Istraživači sa Tehničkog univerziteta u Minhenu (TUM) i NTT Research sada su razvili fleksibilne elektrode proizvedene tehnologijom 4D štampanja. U kontaktu sa vlagom, oni se automatski savijaju i omotavaju oko tankih nerava. Studija je objavljena u časopisu Advanced Materials.
Nervni sistem kontroliše naše pokrete putem električnih impulsa. Oni prelaze od nervne ćelije do nervne ćelije dok se konačno, na primer, ne pokrene kontrakcija mišića. Nervne ćelije se takođe mogu veštački stimulisati, pokrećući nerve strujnim impulsima preko akutno primenjenih ili implantiranih elektroda. Stimulacija perifernih nerava se koristi, na primer, za lečenje hroničnog bola ili apneje u snu.
Štaviše, postoje kliničke primene za stimulaciju vagusnog nerva za lečenje depresije i epilepsije. Sa prečnikom od nekoliko milimetara, ovaj nerv je relativno debeo.
U poređenju sa tim, stimulacija nerava prečnika u rasponu od desetina do stotina mikrometara je izazovnija. Ovi tanki kao kosa nervi zahtevaju elektrode proizvedene fino i precizno. Ubacivanje i pričvršćivanje elektrode na nerve u mikrometarskom opsegu je takođe komplikovanije.
4D štampa uključuje preoblikovanje 3D štampanih objekata na ciljani način, na primer korišćenjem vlage ili toplote. Istraživači sa Tehničkog univerziteta u Minhenu i Laboratorije za medicinsku i zdravstvenu informatiku (MEI) u NTT Research-u su sada razvili 4D štampane elektrode koje se omotavaju oko ultra tankih nervnih vlakana kada se umetnu u vlažno tkivo. Elektroda se u početku proizvodi pomoću tehnologije 3D štampanja, omogućavajući fleksibilno prilagođavanje oblika, prečnika i drugih karakteristika. Zasluge: Tehnički univerzitet u Minhenu
Spoljni omotač elektrode se sastoji od biokompatibilnog hidrogela koji bubri u kontaktu sa vlagom. Materijal sa unutrašnje strane je fleksibilan, ali ne bubri. Ova konfiguracija uzrokuje da se elektrode automatski omotaju oko nervnih vlakana kada su izložene vlazi tkiva.
Strukturirani titan-zlatni premaz na unutrašnjoj strani elektroda prenosi električne signale između elektroda i nervnih vlakana. „Bliski kontakt između savijenih manžeta i nerava omogućava nam da i stimulišemo nerve i merimo nervne signale pomoću elektroda“, kaže Bernhard Volfram, profesor neuroelektronike na Minhenskom institutu za biomedicinsko inženjerstvo (MIBE) na TUM-u i šef odeljenja. studija. Ovo proširuje spektar mogućnosti za potencijalne primene.
U budućnosti se mogu zamisliti razne biomedicinske primene za nove elektrode. Jedan primer su poboljšani implanti za apneju u snu. Kod pacijenata koji pate od apneje za vrijeme spavanja, jezik se spušta prema grlu i nakratko opstruira disajne puteve. Stimulacija mišića koji vuku jezik napred može rešiti problem.
„Međutim, trenutno je teško selektivno stimulisati samo one mišiće koji pomeraju jezik napred. Ovde bi se mogle primeniti fleksibilne elektrode da bi se u budućnosti olakšale selektivnije stimulisanje nerava“, kaže profesor Klemens Hajzer, viši lekar na Odeljenju za otorinolaringologiju. u Univerzitetskoj bolnici TUM Klinikum rechts der Isar.
Samosklopive elektrode su robusne i jednostavne za upravljanje. Istraživački tim je već pokazao primenu elektroda kod skakavaca: fina nervna vlakna prečnika 100 mikrometara su obložena bez oštećenja nerava. Ovo je omogućilo naučnicima da stimulišu mišiće na veoma ciljani način.
Dok su još u ranoj fazi razvoja, elektrode mogu da obezbede važno sredstvo za primenu stimulacije perifernih nerava za širu kliničku primenu u budućnosti.
