Петербургские ученые разработали технологию 3D-печати персонализированных нейропротезов
Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали технологию 3D-печати мягких нейропротезов NeuroPrint, в перспективе способную помочь ставить на ноги пациентов с травмами спинного мозга. Разработка уже показала свою эффективность в опытах на млекопитающих и рыбках данио-рерио.
Как сообщает пресс-служба СПбГУ, в исследовании также приняли участие ученые Института физиологии имени И. П. Павлова РАН, Российского научного центра радиологии и хирургических технологий имени А. М. Гранова, Санкт-Петербургского научно-исследовательского института фтизиопульмонологии Министерства здравоохранения РФ, Уральского федерального университета, Дрезденского технического университета и Шеффилдского университета.
По данным Всемирной организации здравоохранения более миллиарда человек, то есть около 15% населения Земли, имеют различные формы инвалидности. Кроме того, ежегодно до полумиллиона человек получают травмы спинного мозга, зачастую сопровождаемые потерей чувствительности и возможности ходить, а также нарушениями работы внутренних органов. Чтобы найти способы вернуть людям с инвалидностью здоровье, исследователи занимаются разработкой инвазивных нейропротезов, способных проводить электрический сигнал в спинной и головной мозг и восстанавливать утерянные функции.
Одна из главных проблем — это подстройка нейропротезов к окружающим нервным тканям того или иного человека. Несмотря на биосовместимые эластичные материалы не всегда удается быстро адаптировать устройства под анатомические и возрастные особенности пациентов. Решение этой проблемы предложила команда ученых под руководством профессора Института трансляционной биомедицины СПбГУ Павла Мусиенко и профессора кафедры автоматического управления и системотехники Шеффилдского университета Ивана Минева. Ученые разработали технологию 3D-печати, позволяющую достаточно быстро изготавливать индивидуальные нейроимплантаты для восстановления и мониторинга двигательных функций и функций внутренних органов при поражениях нервной системы.
Персонализированный подход предусматривает использование технологии гибридной 3D-печати NeuroPrint. Основа будущего нейроимплантата печатается силиконом, заодно служащим изолирующим материалом. На основу наносятся микрочастицы платины или другого электропроводящего элемента, а затем проводится активация поверхности при помощи холодной плазмы. Количество и конфигурацию электродов можно менять, получая устройства для имплантации в ткани спинного, головного мозга или мышц. Среднее время производства от создания проекта до получения прототипа может составлять всего двадцать четыре часа.
«Благодаря этой технологии процесс создания нейроимплантатов может существенно ускориться и подешеветь. Учитывая компактность оборудования и универсальность подхода нельзя исключать, что в будущем можно будет изготавливать индивидуальные нейроимплантаты для конкретных пациентов прямо в больницах, в полной мере следуя принципам персонализированной медицины и максимально сокращая стоимость и сроки поставок», — рассказывает заведующий лабораторией нейропротезов Института трансляционной биомедицины СПбГУ, доктор медицинских наук Павел Мусиенко.
Нейробиологи уже испытали технологию NeuroPrint на различных модельных объектах — млекопитающих и рыбках данио-рерио. Опыты показали, что новые нейроимплантаты демонстрируют высокий уровень биоинтеграции и функциональной стабильности, а также не уступают своим аналогам в работе с восстановлением двигательных функций конечностей и контролем функций мочевого пузыря. Кроме того, ученые смогли напечатать мягкие имплантаты, по форме и механическим характеристикам близкие к наружной соединительнотканной оболочке мозга. Это важное достижение, поскольку многие научные эксперименты невозможно провести из-за слишком жестких нейрональных имплантатов, не подходящих к мягким структурам нервной ткани. Также, это ограничивает их применение в клинической практике.
«Мы опробовали разработку в опытах на свободно двигающихся крысах для хронических отведений электрокортикальных сигналов коры головного мозга — это необходимый элемент нейрокомпьютерного интерфейса. А в опытах на парализованных животных электрическая стимуляция нейронных сетей эффективно восстанавливала локомоторную функцию. Таким образом, технология NeuroPrint открывает новые возможности как для фундаментальных исследований центральной нервной системы, так и для нейропротезирования при заболеваниях и травмах», — поясняет Павел Мусиенко.
Исследование поддержано грантами Санкт-Петербургского государственного университета, Европейского исследовательского совета, Дрезденского технического университета, Российского фонда фундаментальных исследований, Немецкого научно-исследовательского общества (DFG) и Фонда Фольксвагена. Результаты опубликованы в научном журнале Nature Biomedical Engineering.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Еще больше интересных статей
Росатом запустил серийное производство термопластичных композитов
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Австралийские ученые создали миниатюрный алкотестер
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Hangprinter: 3D-принтер без корпуса и с практически неограниченным рабочим полем
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Комментарии и вопросы
это известный самолёт правда б...
А кто об этом по телефону база...
Мб, потому что 3Движен возит т...
Менял размещение модели на пов...
Он печатает бенча идеально что...
Здравствуйте! При обновлении п...
Привет. Понимаю, что слово "пр...