Органический полупроводниковый имплантат для беспроводной стимуляции седалищного нерва крысы

Аннотация:

Имплантируемые клинические нейроэлектронные устройства ограничены ввиду отсутствия надежных, безопасных и минимально инвазивных методов беспроводной модуляции нервной ткани. В рассматриваемой работе мы решаем эту проблему, используя органические полупроводниковые структуры на манжете из полиимида для острой стимуляции периферических нервов путем преобразования проникающего в ткани глубокого красного света в электрические сигналы. Результаты работы подтверждают, что стимулирующие полупроводниковые устройства представляют собой высокопроизводительный и биосовместимый подход к беспроводной нейромодуляции с потенциальной возможностью применения в различных областях клинической биоэлектроники. Имплантируемые нейроинтерфейсы лежат в основе биоэлектронной медицины - развивающейся области, целью которой является электрическое решение медицинских проблем. Прямое электрическое воздействие на нервную систему используется в клинических условиях для глубокой стимуляции мозга, имплантации протезов сетчатки, стимуляции блуждающего нерва для лечения эпилепсии и других расстройств, а также для множества других применений. При этом список новых технологий, находящихся на доклинической стадии, постоянно растет. Чтобы способствовать широкому внедрению биоэлектронных устройств и обеспечить оптимальные клинические результаты, необходимо преодолеть ряд фундаментальных инженерных препятствий. Ключевой задачей является улучшение долгосрочного питания и миниатюризации имплантируемых устройств, что побуждает к поиску методов беспроводного приведения в действие и управления имплантатами вне тела. Наиболее распространенные подходы включают в себя передачу энергии на радиочастоте (РЧ) или электромагнитную индукцию. Однако оба подхода имеют свои существенные недостатки. В данной работе мы предположили, что проникающий в ткани глубокий красный свет (620...800 нм) может эффективно управлять имплантатами по беспроводной связи, для чего не требуется жестких или громоздких имплантируемых компонентов. Эту идею подтверждают три основные особенности. Во-первых, глубокие красные волны занимают «окно прозрачности тканей». Во-вторых, технологии светоизлучающих диодов уже хорошо отработаны и развиты. Светодиоды высокой яркости и эффективности надежны и коммерчески доступны в огромном разнообразии и по низкой цене. И наконец, устройства, основанные на оптической передаче энергии, легко могут быть изготовлены в субмиллиметровом масштабе (<1мм3). Таким образом, глубокий красный свет может решить проблему создания малогабаритных устройств, которые можно приводить в действие и управлять беспроводным способом вне тела. В рассматриваемой работе мы усовершенствовали разработанные ранее органические полупроводниковые стимулирующие устройства за счет использования манжеты из полиимида для закрепления на периферическом нерве. Данное устройство было имплантировано на седалищный нерв крысы. Под действием красного света с длиной волны 625 нм и интенсивностью 0,6 мВт/мм2 с помощью электромиографии был зарегистрирован отклик мышц на беспроводную стимуляцию.

Авторы:

Издание: Медицинская техника
Год издания: 2024
Объем: 3с.
Дополнительная информация: 2024.-N 4.-С.1-3. Библ. 10 назв.
Просмотров: 2