Μια νέα κατηγορία βιο-ηλεκτρονικών θεραπειών που θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο αντιμετώπισης του χρόνιου πόνου, των κινητικών διαταραχών και άλλων παθήσεων του νευρικού συστήματος, παρουσίασαν ερευνητές στο Άμπου-Ντάμπι.
Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια πρωτοποριακή ενέσιμη συσκευή νευροδιέγερσης, η οποία λειτουργεί χωρίς μπαταρίες, χωρίς καλώδια και χωρίς την ανάγκη χειρουργικής εμφύτευσης, προσφέροντας μια λιγότερο επεμβατική εναλλακτική στις σημερινές τεχνολογίες.
Η συσκευή με την ονομασία SEED (Stimulating Electrode for Electroceutical Delivery), παρουσιάστηκε στη δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances και αποτελεί ένα από τα πλέον φιλόδοξα βήματα σε έναν αναπτυσσόμενο τομέα θεραπειών, όπου ηλεκτρικά ερεθίσματα χρησιμοποιούνται αντί φαρμάκων ή συμπληρωματικά με τα φάρμακα για τη ρύθμιση της λειτουργίας του οργανισμού.
Η διέγερση των περιφερικών νεύρων θεωρείται σήμερα μια από τις σημαντικότερες μη φαρμακευτικές προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση του χρόνιου πόνου, την αποκατάσταση κινητικών λειτουργιών και τη ρύθμιση διαφόρων φυσιολογικών διεργασιών.
Με τη χορήγηση στοχευμένων ηλεκτρικών παλμών σε συγκεκριμένα νευρικά μονοπάτια, οι γιατροί μπορούν να ενεργοποιήσουν ή να αναστείλουν νευρικά σήματα με μεγάλη ακρίβεια, αποφεύγοντας πολλές από τις συστηματικές παρενέργειες που συχνά συνοδεύουν τη φαρμακευτική αγωγή.
Ωστόσο, οι υπάρχουσες μέθοδοι αντιμετωπίζουν σημαντικούς περιορισμούς. Οι μη επεμβατικές τεχνικές, όπως η διαδερμική ηλεκτρική νευροδιέγερση (TENS) είναι εύχρηστες αλλά δυσκολεύονται να φτάσουν σε βαθύτερα νεύρα χωρίς να απαιτούν υψηλές εντάσεις ρεύματος που προκαλούν πόνο, δυσφορία ή ανεπιθύμητες μυϊκές συσπάσεις.
Στον αντίποδα, τα πλήρως εμφυτεύσιμα συστήματα προσφέρουν ακριβή και στοχευμένη διέγερση, αλλά απαιτούν χειρουργικές επεμβάσεις για την τοποθέτηση γεννητριών παλμών και ηλεκτροδίων, συνοδεύονται από αυξημένο κόστος, μεγάλους χρόνους ανάρρωσης και κινδύνους όπως λοιμώξεις, μετατόπιση ηλεκτροδίων και εξάντληση των μπαταριών.
Οι ερευνητές επιχείρησαν να συνδυάσουν τα πλεονεκτήματα και των δύο προσεγγίσεων σε μια συσκευή διαμέτρου μόλις 1,4 χιλιοστών και μήκους 9 χιλιοστών, με συνολικό όγκο περίπου 14 κυβικών χιλιοστών.
Μοιάζει με ένα τυπικό μικροτσιπ σκύλων
Το μέγεθός της είναι συγκρίσιμο με τα μικροτσίπ αναγνώρισης που εμφυτεύονται σε κατοικίδια ζώα και επιτρέπει την εισαγωγή της στο σώμα μέσω μιας κοινής βελόνας 14 gauge, χωρίς χειρουργική τομή ή γενική αναισθησία.
Σε αντίθεση με τα περισσότερα εμφυτεύσιμα συστήματα νευροδιέγερσης, η SEED δεν διαθέτει εσωτερική μπαταρία ούτε ενεργά ηλεκτρονικά κυκλώματα, είναι πλήρως παθητική και λαμβάνει την απαραίτητη ενέργεια ασύρματα από μια εξωτερική μονάδα μέσω επαγωγικής σύζευξης συντονισμού.
Η λειτουργία της βασίζεται σε χαμηλή συχνότητα 65 kHz, σε αυτό που οι ερευνητές περιγράφουν ως magnetoquasistatic regime, μια προσέγγιση που επιτρέπει αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας με μικρή απορρόφηση από τους βιολογικούς ιστούς.
Η παραγωγή των θεραπευτικών σημάτων πραγματοποιείται εξ ολοκλήρου εκτός σώματος χωρίς μικροεπεξεργαστές, ολοκληρωμένα κυκλώματα ή πολύπλοκα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, γεγονός που επιτρέπει τη δραστική μείωση του μεγέθους της. Οι γιατροί μπορούν να τροποποιούν σε πραγματικό χρόνο τη συχνότητα, το εύρος και τη διάρκεια των ηλεκτρικών παλμών, προσαρμόζοντας τη θεραπεία στις ανάγκες κάθε ασθενούς.
Σύμφωνα με τον καθηγητή Βιοϊατρικής Μηχανικής Χαλίλ Ραμαντί, επικεφαλής συγγραφέα της μελέτης, η τεχνολογία σηματοδοτεί μια αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζονται οι παθήσεις του νευρικού συστήματος.
Όπως επισημαίνει, η δυνατότητα έγχυσης της συσκευής αντί της χειρουργικής εμφύτευσης καθιστά τις θεραπείες απλούστερες, ασφαλέστερες και πιο προσιτές, χωρίς να χάνεται η ακρίβεια στον έλεγχο της νευρικής δραστηριότητας.
Οι εργαστηριακές δοκιμές έδειξαν ότι η SEED μπορεί να παρέχει ακριβή και προγραμματιζόμενη νευροδιέγερση, επιτρέποντας τον έλεγχο της συχνότητας, του εύρους και της διάρκειας των παλμών σε συνθήκες που προσομοιάζουν το ανθρώπινο σώμα.
Δοκιμές σε βιολογικούς ιστούς επιβεβαίωσαν τη σταθερότητα της λειτουργίας της και την αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας σε περιβάλλοντα παρόμοια με εκείνα που συναντώνται σε πραγματικές κλινικές εφαρμογές.
Σε πειράματα στο ισχιακό νεύρο αρουραίων, η συσκευή προκάλεσε ελεγχόμενες κινητικές αποκρίσεις, οι οποίες ακολουθούσαν με ακρίβεια τη συχνότητα των παλμών που έστελνε ο εξωτερικός πομπός. Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης σταδιακή ενεργοποίηση διαφορετικών πληθυσμών νευρικών ινών καθώς αυξανόταν η ένταση της διέγερσης, επιβεβαιώνοντας ότι η συσκευή μπορεί να επιτύχει αποτελεσματική και ελεγχόμενη νευρική ενεργοποίηση σε πραγματικές βιολογικές συνθήκες.
Ένα ακόμη πλεονέκτημα της SEED είναι η συμβατότητά της με καθιερωμένες τεχνικές ιατρικής απεικόνισης. Η συσκευή είναι έντονα ορατή τόσο στους υπερήχους όσο και στις αξονικές τομογραφίες, γεγονός που επιτρέπει την ακριβή τοποθέτησή της κοντά στο νεύρο-στόχο και τη συνεχή παρακολούθησή της μετά την εμφύτευση. Η δυνατότητα αυτή διευκολύνει την ενσωμάτωσή της σε υπάρχοντα κλινικά πρωτόκολλα επεμβατικής ακτινολογίας και σε καθοδηγούμενες απεικονιστικά παρεμβάσεις.
Ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, δρ Μοχάμεντ Ελσερίφ, σημείωσε ότι η νέα πλατφόρμα γεφυρώνει το κενό ανάμεσα στις μη επεμβατικές προσεγγίσεις και τα παραδοσιακά εμφυτεύματα νευροδιέγερσης, ανοίγοντας τον δρόμο για θεραπείες που είναι ταυτόχρονα αποτελεσματικές και εύκολες στην εφαρμογή.
Παρότι τα αποτελέσματα είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, οι επιστήμονες αναγνωρίζουν ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα πριν η τεχνολογία περάσει σε κλινικές εφαρμογές.
Μελλοντικές εκδόσεις της συσκευής αναμένεται να ενσωματώνουν μηχανισμούς εξισορρόπησης ηλεκτρικού φορτίου για μακροχρόνια χρήση, καθώς και τεχνικές σταθεροποίησης που θα αποτρέπουν πιθανή μετακίνησή της μέσα στους ιστούς. Παράλληλα εξετάζεται η ανάπτυξη φορητών εξωτερικών πομπών και η δυνατότητα ταυτόχρονης λειτουργίας πολλαπλών εμφυτευμένων συσκευών.
