Istraživači sa Univerziteta Stanford i Medicinskog fakulteta Harvard razvili su male i ultra-fleksibilne mrežaste neuronske sonde koje se mogu implantirati u krvne sudove veličine ispod 100 mikrometara u mozgu glodara.
U svom radu „Ultrafleksibilne endovaskularne sonde za snimanje mozga kroz vaskulaturu mikrometarske skale“, objavljenom u časopisu Science, istraživači demonstriraju potencijal svog uređaja merenjem potencijala polja i pojedinačnih šiljaka u korteksu i olfaktornoj sijalici pacova bez otvorene operacije lobanje i bez oštećenja mozga ili vaskulature. Perspektiva u istom broju časopisa govori o radu tima.
Jedinstvena karakteristika ove tehnologije je upotreba ultra-fleksibilnih endovaskularnih sondi koje se mogu precizno uneti u male krvne sudove bez potrebe za invazivnom hirurgijom. Sonde mogu pristupiti regionima mozga do kojih je teško bezbedno doći drugim metodama, postižući selektivnu implantaciju u različitim moždanim granama podešavanjem mehaničkih svojstava sonde.
Inspirisani minimalno invazivnim procedurama injektiranja zasnovanim na kateterima, istraživači su dizajnirali ultra-fleksibilne mikro-endovaskularne (MEV) sonde zasnovane na polimerima koje se mogu ubaciti i ubrizgati iz fleksibilnih mikrokatetera.
Protok fiziološkog rastvora kroz mikrokateter omogućava da se sonda zatim prenese u dublju vaskulaturu. Mikrokateter se zatim uvlači, ostavljajući MEV sonde na mestu. Tradicionalne intrakranijalne dubinske elektrode za neuroelektronske interfejse zahtevaju invazivnu hirurgiju i mogu oštetiti neuronske mreže tokom implantacije. Prave (vrh) i zakrivljene (dole) mikro-endovaskularne (MEV) sonde ubrizgane iz mikrokatetera. Film prikazuje MEV sonde dizajnirane da uđu u relativno prave ili zakrivljene krvne sudove na tačkama grananja. Zasluge: Anki Zhang, Univerzitet Stanford
U histološkom testiranju, sonde su pokazale dugoročnu stabilnost sa minimalnim imunološkim odgovorom. Sonde nisu mogle da deformišu ili prodre u zidove krvnih sudova, ne uzrokujući oštećenje krvno-moždane barijere, i nisu značajno smanjile protok krvi ili izazvale neurološke deficite.
In vivo elektrofiziološko snimanje uspešno je postignuto u korteksu i olfaktornoj sijalici anesteziranih pacova. Sonde su pokazale grana-selektivnu implantaciju i rad, otkrivajući različita svojstva pucanja u modelima neuroloških bolesti. Postignuto je snimanje aktivnosti jedne jedinice, demonstrirajući rezoluciju jedne ćelije preko zidova posuda.
Cerebrovaskulatura se kreće od velikih površinskih kortikalnih sudova do mikrovaskulature i kapilarnih ležišta unutar korteksa. U mozgu pacova, ~ 5% sudova ima prečnik veći od 100 μm, na koji bi studijske MEV sonde mogle da ciljaju.
Ciljanje na posude manjeg prečnika može se postići daljim smanjenjem krutosti sondi na savijanje veličine. Trenutno dostupne endovaskularne sonde za ljude i ovce uspele su da ciljaju samo najveći sud prečnika iznad 2,4 mm.
Autori studije zaključuju da bi „…tehnologija platforme mogla da se proširi na otkrivanje i lečenje mnogih neuroloških bolesti kao istraživačko sredstvo i da može poslužiti kao osnova za kliničko prevođenje minimalno invazivnih neuroelektronskih interfejsa“.
