Zaprezentowane przez naukowców urządzenie elektroniczne jest częścią układu stymulatora rdzenia kręgowego (SCS). Ta dobrze znana terapia polega na wszczepieniu pacjentowi małego generatora impulsów elektrycznych, który wysyła do rdzenia łagodne „prądy”. Generowane impulsy pomagają maskować sygnały bólowe docierające do mózgu przez rdzeń kręgowy i dzięki temu łagodzą cierpienie chorego.

Tradycyjna metoda SCS jest bardzo inwazyjna – wymaga wszczepienia implantu do kręgosłupa. Dlatego grupa naukowców z Uniwersytetu Cambridge w Wielkiej Brytanii postanowiła poszukać mniej ryzykownych rozwiązań. Tak powstał zupełnie nowy implant, którego „montaż” w ciele pacjenta nie wymaga równie zaawansowanych zabiegów chirurgicznych.

– Stymulacja rdzenia kręgowego jest terapią ostatniej szansy dla tych, których ból stał się tak silny, że uniemożliwia im wykonywanie codziennych czynności. Skuteczne urządzenie, które nie wymaga inwazyjnej operacji, może przynieść ulgę bardzo wielu osobom – mówi Damiano Barone neurobiolog kliniczny z Cambridge, jeden z autorów badania.

Nowy implant nie wymaga wiercenia w kości

W przypadku obecnie dostępnych urządzeń SCS największą trudność stanowi konieczność przymocowania elektrod do kręgosłupa pacjenta, poprzez ułożenie ich na oponie twardej – włóknistej warstwie wokół komórek nerwowych wewnątrz rdzenia. Chociaż elektrody są bardzo małe (mają zaledwie kilka milimetrów średnicy), dotarcie do wnętrza kręgosłupa przez kości kręgów nie jest łatwe. Aby wszczepić urządzenie, chirurdzy muszą usunąć kawałeczek jednego z kręgów i wsunąć implanty do tak przygotowanego otworu.

Metoda wszczepiania obecnie stosowanych implantów SCS. / Kumar et al., Neuromodulation, 2009

Dostępne są też mniejsze urządzenia, które można wprowadzić do rdzenia za pomocą dużej igły, ale są one mniej skuteczne w radzeniu sobie z bólem. Prawdopodobnie dlatego, że kontrolują mniejszą liczbę elektrod na mniejszym obszarze.

Nowy nadmuchiwany implant łączy w sobie to, co najlepsze z obu znanych już rozwiązań. Jest elastyczny, więc można go zwinąć tak, że jego średnica wyniesie zaledwie 2 milimetry. Dzięki temu zmieści się w standardowej igle, jedynie nieznacznie grubszej niż te stosowane zwykle do znieczulenia zewnątrzoponowego.

Po umieszczeniu w odpowiednim miejscu, urządzenie jest nadmuchiwane jak maleńki balonik (może też być wypełnione płynem). Osiąga grubość do 60 mikrometrów i kształtem przypomina wiosło lub łopatkę. Innowacyjny implant powstał dzięki zastosowaniu elastycznej elektroniki, która pozwala na zmianę kształtu urządzenia po implantacji oraz dodanie kanalików mikroprzepływowych do jego nadmuchiwania.

Tak wygląda nowe urządzenie opracowane przez naukowców z Cambridge. / Woodington et al., Sci. Adv., 2021

Kolejnym krokiem będą badania na ludziach

– Elektronika cienkowarstwowa nie jest nowa, ale zastosowanie komór płynowych sprawia, że nasze urządzenie jest wyjątkowe. Dzięki temu można je napompować do kształtu łopatki, gdy znajdzie się już w ciele pacjenta – wyjaśnia inżynier Christopher Proctor.

Zespół przetestował swoje urządzenie na modelu kręgosłupa, aby sprawdzić, jak elektrody będą się zachowywać w czasie wszczepiania i pompowania. Naukowcy uznali, że wyniki są „doskonałe”. Kolejnym krokiem były testy na zwłokach, które także zakończyły się pomyślnie. Wciąż jednak pozostaje pytanie, jak implant sprawdzi się w badaniach na żywych ludziach i czy okaże się równie skuteczny w łagodzeniu bólu, jak bardziej inwazyjne, ale sprawdzone metody.

Twórcy nowego implantu są przekonani, że ich projekt może nie tylko zmniejszyć potrzebę inwazyjnej chirurgii w leczeniu bólów kręgosłupa, ale także zwiększyć dostępność takich zabiegów.

 

Źródło: Science Advances.