Os cientistas desenvolveram um implante cerebral que praticamente se funde no lugar perfeitamente adequado para a superfície do cérebro. A tecnologia pode abrir caminho para melhores dispositivos para monitorar e controlar as convulsões, e para transmitir sinais do cérebro em partes danificadas da medula espinhal.
"Estes implantes têm o potencial para maximizar o contato entre os eletrodos e tecido cerebral, minimizando os danos ao cérebro. Eles poderiam fornecer uma plataforma para uma variedade de dispositivos com aplicações na epilepsia, lesões da medula espinhal e outros distúrbios neurológicos", diz Walter Koroshetz , diretor do National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS).
O estudo, publicado na Nature Materials, mostra que o ultra implantes flexíveis, feitos de seda, em parte, pode gravar a atividade cerebral mais fielmente do que os implantes ou componentes eletrônicos embutidos similar.
Os dispositivos mais simples para a gravação do cérebro são os eletrodos de agulha que pode penetrar profundamente no tecido cerebral. Os dispositivos de última geração, chamados de matrizes de micro-eletrodo, constituído por dezenas de eletrodos de fio semi-flexível, geralmente fixo às redes de silicone rígido, que não se conformam com a forma do cérebro.
Em pessoas com epilepsia, as matrizes podem ser usados para detectar quando a primeira crise começar, e entregar pulsos para encerrar os ataques . Nas pessoas com lesões na medula espinhal, a tecnologia tem potencial para leitura dos sinais complexos no cérebro de que o movimento direta e encaminhamento dos sinais para os músculos saudáveis ou próteses.
"O foco do nosso estudo foi fazer as matrizes se conformarem com a forma complexa do cérebro, e limitar a quantidade de dano tecidual e inflamação", diz Brian Litt, um dos autores do estudo e professor associado de neurologia na Universidade . da Pennsylvania School of Medicine. Os implantes de seda com base desenvolvido pela Litt e seus colegas podem abraçar o cérebro como envoltório da psiquiatra, o colapso em suas ranhuras se estende por suas superfícies arredondadas.
Os implantes de eletrodos de metal que contêm são cerca de 500 mícrons de espessura. A ausência de eletrodos afiadas e superfícies rígidas devem melhorar a segurança, com menos danos ao tecido cerebral. Além disso, a capacidade dos implantes de se moldar a superfície do cérebro poderia oferecer melhor estabilidade, ao cérebro a mudanças no crânio o implante poderia mover-se com ele. Finalmente, por ser espalhando por todo o cérebro, os implantes têm o potencial para captar a atividade de grandes redes de células cerebrais, diz Litt.
"Estes implantes têm o potencial para maximizar o contato entre os eletrodos e tecido cerebral, minimizando os danos ao cérebro. Eles poderiam fornecer uma plataforma para uma variedade de dispositivos com aplicações na epilepsia, lesões da medula espinhal e outros distúrbios neurológicos", diz Walter Koroshetz , diretor do National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS).
O estudo, publicado na Nature Materials, mostra que o ultra implantes flexíveis, feitos de seda, em parte, pode gravar a atividade cerebral mais fielmente do que os implantes ou componentes eletrônicos embutidos similar.
Os dispositivos mais simples para a gravação do cérebro são os eletrodos de agulha que pode penetrar profundamente no tecido cerebral. Os dispositivos de última geração, chamados de matrizes de micro-eletrodo, constituído por dezenas de eletrodos de fio semi-flexível, geralmente fixo às redes de silicone rígido, que não se conformam com a forma do cérebro.
Em pessoas com epilepsia, as matrizes podem ser usados para detectar quando a primeira crise começar, e entregar pulsos para encerrar os ataques . Nas pessoas com lesões na medula espinhal, a tecnologia tem potencial para leitura dos sinais complexos no cérebro de que o movimento direta e encaminhamento dos sinais para os músculos saudáveis ou próteses.
"O foco do nosso estudo foi fazer as matrizes se conformarem com a forma complexa do cérebro, e limitar a quantidade de dano tecidual e inflamação", diz Brian Litt, um dos autores do estudo e professor associado de neurologia na Universidade . da Pennsylvania School of Medicine. Os implantes de seda com base desenvolvido pela Litt e seus colegas podem abraçar o cérebro como envoltório da psiquiatra, o colapso em suas ranhuras se estende por suas superfícies arredondadas.
Os implantes de eletrodos de metal que contêm são cerca de 500 mícrons de espessura. A ausência de eletrodos afiadas e superfícies rígidas devem melhorar a segurança, com menos danos ao tecido cerebral. Além disso, a capacidade dos implantes de se moldar a superfície do cérebro poderia oferecer melhor estabilidade, ao cérebro a mudanças no crânio o implante poderia mover-se com ele. Finalmente, por ser espalhando por todo o cérebro, os implantes têm o potencial para captar a atividade de grandes redes de células cerebrais, diz Litt.
Além de sua flexibilidade, a seda foi escolhida como material de base, porque é resistente o suficiente para passar por padronização de traços de metal fino para eletrodos e outros equipamentos eletrônicos. Também pode ser projetada para evitar reações inflamatórias e dissolver os pontos em tempo controlado, de quase que imediatamente após o implante até anos mais tarde. As matrizes de eletrodos podem ser impressos em camadas de seda e poliamida, que pode ser posicionados sobre o cérebro.
Para fazer e testar os implantes silk-based, Litt colaborou com cientistas da Univ. de Illinois em Urbana-Champaign e na Tufts University. John Rogers, professor de ciência de materiais e engenharia da Univ. de Illinois, inventou a eletrônica flexível. David Kaplan e Fiorenzo Omenetto, professores de engenharia biomédica da Tufts, engenharia de tecidos de seda compatível. Litt usou a eletrônica ea tecnologia da seda para o design de implantes, que foram fabricados na Univ. de Illinois.
Recentemente, a equipe descreveu um dispositivo flexível de silicone para a gravação do coração e detectar um batimento cardíaco anormal.
No estudo atual, os pesquisadores aproximaram-se da concepção de um implante cerebral para otimizar a mecânica de filmes de seda e sua capacidade de ligar-se ao cérebro. Eles testaram eletrodo matrizes de diferentes espessuras de objetos complexos, modelos de cérebro e, finalmente, no cérebro dos vivos, animais anestesiados.
As matrizes composta por 30 eletrodos em um padrão de 5x6 sobre uma camada ultrafina de poliimida - com ou sem uma base de seda. Estas experiências conduziram ao desenvolvimento de uma matriz com uma base de malha de poliamida e de seda, que se dissolve, uma vez que faz contato com o cérebro - de modo que a matriz acaba ligada ao cérebro.
Em seguida, eles testaram a habilidade desses implantes para gravar a atividade cerebral dos animais. Ao registrar os sinais do centro visual do cérebro em resposta à estimulação visual, eles descobriram que as matrizes de seda ultrafino poliimida capturandos sinais mais robustos em relação aos implantes.
No futuro, os investigadores esperam design de implantes, que são mais densos, com eletrodos para conseguir gravações de alta resolução.
"Pode também ser possível compactar os implantes silk-base e entregá-los ao cérebro, através de um cateter, em formas que são instrumentados com uma gama de alto desempenho, ativos componentes eletrônicos", diz Rogers.
Mais um avanço da tecnologia!
Elite Tecnologica
Nature Materials
18 April 2010
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