Электроды нового поколения: доказательное исследование на животных показывает, что гибкое электронное устройство из растворимого кремния перспективно для мониторинга мозга
Добавить в закладки
Статьи

Электроды нового поколения: доказательное исследование на животных показывает, что гибкое электронное устройство из растворимого кремния перспективно для мониторинга мозга

Согласно исследованию, проведенному командой из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании, имплантируемое устройство для мозга, которое буквально тает с заданной скоростью, сводит к минимуму повреждение тканей, обычно связанное с имплантацией стандартных электродов . Исследователи описывают в Интернете в журнале Nature Materials новый класс технологий, который обеспечивает более высокое разрешение для измерения электрической активности в пространстве и времени, которое соответствует или превосходит существующие методы.

Тонкие гибкие матрицы нейронных электродов с полностью саморассасывающейся конструкцией на основе кремниевых наномембран (Si-НМ) в качестве проводящего компонента.

Предоставлено: лаборатория Брайана Литта, доктора медицины, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет.

«Растворяющаяся силиконовая электроника предлагает беспрецедентную возможность имплантировать передовые системы мониторинга, которые устраняют риски, затраты и дискомфорт, связанные с хирургическим вмешательством, для извлечения устройств, используемых для послеоперационного мониторинга», — сказал старший соавтор Брайан Литт, доктор медицины , профессор Неврология, нейрохирургия и биоинженерия. Литт был одним из руководителей исследования с давним соавтором Джоном А. Роджерсом, доктором философии, ученым-материаловедом из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн. «В этом исследовании проверялась полезность временных, растворимых систем мониторинга, способных предоставлять непрерывные потоки данных для управления медицинской помощью в течение заранее определенных периодов времени — от дней до месяцев — до того, как они исчезнут».

Устройство состоит из слоев кремния и молибдена, которые могут измерять физиологические характеристики и растворяться с известной скоростью, определяемой его толщиной. Например, команда использовала устройство для регистрации мозговых волн у крыс под наркозом, а также колебаний напряжения между нейронами (ЭЭГ) и индуцированных эпилептических всплесков в неповрежденной живой ткани. В отдельном эксперименте был продемонстрирован сложный мультиплексированный массив, сделанный из этих материалов, который может отображать возможности восприятия крысиного уса с высоким разрешением.

Эти электрофизиологические сигналы были записаны с устройств, размещенных на поверхности коры головного мозга (внешний слой ткани) и во внутреннем пространстве между скальпом и черепом. Хронические измерения проводились в течение 30-дневного периода, в то время как острые эксперименты продемонстрировали, что устройство работает в течение трех-четырех часов.

Тип нейрофизиологических характеристик, измеряемых новым устройством, обычно используется для диагностики и лечения таких заболеваний, как эпилепсия, болезнь Паркинсона, депрессия, хроническая боль и состояния периферической нервной системы. «Эти измерения критически важны для картирования и мониторинга функции мозга во время нейрохирургии и подготовки к ней, для помощи в размещении устройств, например, при болезни Паркинсона, и для руководства хирургическими процедурами на сложных, взаимосвязанных нервных структурах», — сказал Литт.

Другие применения включают послеоперационный мониторинг и запись физиологических характеристик после минимально инвазивного размещения сосудистых, сердечных, ортопедических, нервных или других устройств. В настоящее время послеоперационный мониторинг основан на клиническом обследовании или интервенционной радиологии, что является инвазивным, дорогостоящим и непрактичным для непрерывного мониторинга в течение нескольких дней или месяцев.

Сравнительные исследования показали, что новый датчик работает так же или лучше по сравнению с обычными электродами, используемыми в клинике, в отношении реактивности ткани, измеряемой патологией ткани, а также клеточного и иммунного окрашивания после окончания исследований.




Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Автор: admin
Опубликовано: 28.01.2021

Adblock
detector
  X