„Fiecare persoană are o structură cerebrală diferită, în funcție de înălțimea, greutatea, vârsta, sexul și altele”, a declarat Tao Zhou, PhD, profesor la început de carieră în familia Wormley și autor corespondent al studiului. „Cu toate acestea, încercăm să potrivim interfețele neurale pe creiere ca și cum ar avea structuri identice. Acest lucru ne-a motivat să creăm electrozi personalizați pentru fiecare individ, bazându-ne pe structura creierului lor.”
Noii electrozi sunt creați folosind hidrogel, un material bogat în apă cu proprietăți similare țesutului cerebral, și au o structură internă asemănătoare cu fagurele de miere pentru a echilibra flexibilitatea și rezistența. Acești electrozi moi, denumiți HiPGE pentru electrozi gel printabili inspirați de fagurele de miere, sunt fabricați folosind o metodă de imprimare 3D numită scriere directă cu cerneală, care permite modelarea precisă la scări foarte mici. Designul în formă de fagure reduce rigiditatea, permițând electrozilor să se întindă și să se conformeze cutele și șanțurile creierului fără a deteriora țesutul cerebral.
Pentru a personaliza procesul de design, un pacient ar trebui mai întâi să aibă o scanare RMN, care este folosită pentru a crea simulări detaliate ale fiecărui creier scanat. Simulările informează cum să se creeze forma fiecărui electroz astfel încât să se alinieze cu cutele corticale specifice ale pacientului. Echipa imprima apoi atât electrozii, cât și un model al creierului pentru a testa cât de bine se potrivește dispozitivul. În experimentele care implicau 21 de modele de creier uman, electrozii printați au demonstrat conformitate îmbunătățită în comparație cu designurile tradiționale.
„Modelele giral unice ale creierului uman necesită interfețe neurale specifice pacientului pentru a obține o neuromodulare precisă, a reduce răspunsurile adverse ale țesutului și a optimiza eficacitatea și siguranța terapeutică”, au scris cercetătorii, remarcând că electrozii rigizi convenționali „prezintă o conformabilitate limitată la topografia corticală heterogenă a creierului”, ceea ce duce la „contact slab între electrozi și țesut, pierderea semnalului și răspunsuri ale organismului străin”.
Pentru a evalua performanța și compatibilitatea biologică a HiPGE, cercetătorii au efectuat teste in vivo de 28 de zile în modele de șobolan. Rezultatele testelor au arătat că electrozii au menținut funcția stabilă pe întreaga perioadă de testare și nu au declanșat un răspuns imun. Electrozii flexibili au furnizat, de asemenea, citiri consistente și precise ale semnalelor electrice și fiziologice din creier.
Cercetările anterioare au studiat interfețele neurale din materiale moi, dar personalizarea la modelele individuale ale giralilor a fost limitată. Introducerea unui flux de lucru de proiectare combinat cu imagistică, modelare și imprimare a deschis noi orizonturi pentru personalizarea interfețelor neurale.
Sursa articol https://insideprecisionmedicine.com
Senior Editor RevistaSanatatii.ro. Pasionat de lifespan, fan David Sinclair.
