Vật liệu mới có nguồn gốc từ graphene cải thiện hiệu suất của các bộ phận thần kinh nhân tạo

Sau khi bị cắt cụt chi hoặc bị tổn thương dây thần kinh nghiêm trọng, bệnh nhân ít nhiều mất khả năng cử động và cảm giác bị mất chi, điều này hạn chế khả năng tự chủ của họ trong các hoạt động sinh hoạt hàng ngày. Hiện tại, để phục hồi các chức năng bị mất thì thường sử dụng các bộ phận thần kinh nhân tạo: các điện cực có khả năng kích thích dây thần kinh để tạo ra những cảm giác và ghi lại các tín hiệu vận động mà sau khi được giải mã có thể được gửi đến bộ phận giả.

Neuroprosthesis: thuật ngữ y học nói về những cấy ghép thực hiện trên một dây thần kinh hoặc hệ thần kinh trung ương để giúp con người cử động được sau khi bị tai nạn hoặc mắc bệnh hiểm nghèo. Chức năng động cơ của cơ thể sẽ phản ứng với các kích thích từ bên ngoài hoặc không mang tính tự nhiên để tái vận động trở lại.

Trong thiết kế bộ phận thần kinh nhân tạo, điều quan trọng là các điện cực phải đủ nhỏ để chúng có tính chọn lọc và chỉ tương tác về mặt điện với số lượng sợi trục trong dây thần kinh giảm đi. Do đó, mặc dù chúng thường được chế tạo từ các kim loại như vàng, bạch kim hoặc oxit iridium, nhưng cần phải tìm ra những vật liệu khác có khả năng dẫn điện nâng cao để cho phép tạo ra các tiếp điểm điện cực nhỏ hơn nữa. Graphene và các dẫn xuất của nó đã phát huy tác dụng; đặc tính điện tuyệt vời của chúng đã cho phép phát triển một thế hệ vi điện cực mới.

Nghiên cứu được điều phối bởi Viện thần kinh học UAB (INc-UAB) đã nghiên cứu khả năng của một vật liệu mới có nguồn gốc từ graphene, EGNITE, để kích thích và ghi lại từ dây thần kinh ngoại biên. Hơn nữa, khả năng tương thích sinh học của nó đã được xác nhận, đây là chìa khóa để duy trì chức năng của giao diện theo thời gian.

Những điện cực này được cấy vào dây thần kinh tọa của chuột, và chứng minh là có khả năng tạo ra sự kích hoạt cơ chọn lọc trong thời gian tối đa là 60 ngày. Nhà nghiên cứu Bruno Rodríguez-Meana giải thích: “Việc giảm dòng điện cần thiết để tạo ra sự kích hoạt cơ này là đáng chú ý so với các vi điện cực kim loại lớn hơn khác”. Hơn nữa, các điện cực với EGNITE đã được chứng minh là tương thích sinh học, vì không có thử nghiệm chức năng nào cho thấy những thay đổi đáng kể được tạo ra bởi các giao diện được cấy ghép cũng như không quan sát thấy tình trạng viêm trầm trọng hơn.

Giáo sư Navarro giải thích: "Các bước tiếp theo sẽ bao gồm việc tối ưu hóa công nghệ dựa trên EGNITE và ứng dụng của nó trong các nghiên cứu tiền lâm sàng đối với hệ thống kích thích dây thần kinh phế vị hoặc tủy sống. Song song đó, tiến trình đang được thực hiện hướng tới việc chuyển đổi lâm sàng của nó sang các phương pháp tiếp cận y học điện tử sinh học”.

Những kết quả này cho thấy tiềm năng của vật liệu có nguồn gốc từ graphene trở thành một phần của bộ phận thần kinh nhân tạo cho phép bệnh nhân phục hồi các chức năng đã mất, từ đó cải thiện năng lực và chất lượng cuộc sống của họ.

Đ.T.V (NASATI), theo https://medicalxpress.com/7/2024