Создан имплантат, чтобы отследить химическое вещество мозга после нейротравмы
Согласно последним исследованиям, ваши шансы получить неприятную мигрень увеличиваются после травмы спинного мозга, благодаря химическому посреднику в мозге, который достигает токсического уровня.
Чтобы лечение стало лучше, исследователи должны уловить этот всплеск доли секунды и внимательно следовать его пути разрушения.
Инженеры Университета Пердью создали крошечный гибкий датчик, который быстрее и точнее, чем предыдущие попытки отслеживания этого химического вещества, называемого глутаматом . Датчик, имплантируемое устройство на спинном мозге , является в первую очередь исследовательским инструментом для тестирования на животных моделях, но в будущем он может найти клиническое применение в качестве средства для мониторинга того, работает ли лекарство от нейротравмы или заболевания головного мозга.
Работа группы появляется в предстоящем выпуске « Биосенсоры и биоэлектроника» .
«Когда вы чувствуете, что у вас жар, это не имеет значения, когда вы проверяете свою температуру — она, вероятно, будет такой же в течение нескольких часов. Но выброс глутамата настолько быстр, что если вы не уловите его при этом» В настоящий момент вы упускаете всю возможность получить данные », — сказал Рий Ши, профессор нейробиологии и биомедицинской инженерии на факультете фундаментальных медицинских наук Пердью, в колледже ветеринарной медицины и в школе биомедицинской инженерии им. Уэлдона.
Воздействие, например, в результате автомобильной аварии или игры в футбол, может повредить спинной мозг, а также повредить нервные структуры, которые транспортируют глутамат, который посылает сигналы для возбуждения нервной ткани для выполнения таких функций, как обучение и запоминание.
Поврежденные нервные структуры означают, что грузы глутамата просачиваются в пространства вне клеток, чрезмерно возбуждая и повреждая их. Болезни головного мозга, в том числе болезни Альцгеймера и Паркинсона, также показывают повышенный уровень глутамата.
Устройства до сих пор либо недостаточно чувствительны для обнаружения глутамата, либо достаточно быстры, чтобы улавливать его скачок, либо достаточно доступны для долгосрочных исследовательских проектов.
Исследователи Purdue решают эти проблемы с помощью имплантируемых датчиков, которые имеют трехмерную печать и лазерную микрообработку — процессы, которые уже регулярно используются в лаборатории и промышленности.
«Мы хотели создать недорогой и очень быстрый способ создания этих датчиков, чтобы мы могли легко предоставить исследователям средства для измерения уровня глутамата in vivo», — сказал Хью Ли, доцент кафедры биомедицинской инженерии Пердью , который фокусируется на имплантируемые микротехнологии.
Методика позволяет исследователям быстро изменять размер, форму и ориентацию датчиков, а затем проводить испытания на животных моделях без необходимости проходить через более дорогой процесс микрообработки.
Измерение уровней in vivo поможет исследователям изучить, как происходят повреждения спинного мозга , а также как развиваются заболевания головного мозга.
«Насколько велика проблема мигрени? Действительно ли за болью стоит слишком много глютамата или система, которая очищает глутамат, не работает?» Ши сказал.
Исследователи имплантировали устройство в спинной мозг животной модели, а затем повредили шнур, чтобы наблюдать за шипом. Устройство сразу зафиксировало скачок, тогда как для современных устройств исследователям пришлось ждать 30 минут, чтобы получить данные после повреждения спинного мозга.
В будущем исследователи планируют создать способ для биосенсоров самоочищаться от воспалительных клеток, которые организм набирает для защиты себя. Эти клетки обычно образуют фиброзную капсулу вокруг биосенсора, которая блокирует его чувствительность.
Эта технология также может позволить имплантировать больше датчиков вдоль спинного мозга, что поможет исследователям узнать, как далеко и как быстро распространяется глутамат.
Исследователи подали заявку на патент на это устройство в Отдел коммерциализации технологий исследовательского фонда Purdue. Работа была поддержана Глобальной исследовательской программой Исследовательского технологического института Samsung, Национальными институтами здравоохранения, и частично финансировалась Национальным научным фондом в рамках гранта CNS-1726865.
