Um cientista de materiais da Johns Hopkins e uma equipe de colaboradores desenvolveram um pequeno dispositivo que pode ser uma promessa para restaurar a mobilidade de pessoas com paralisia dos membros inferiores, uma condição que afeta aproximadamente 1,4 milhão de americanos.



O novo aparelho, um estimulador espinhal, pode ser colocado abaixo do local da lesão através de uma simples injeção, diferenciando-o dos estimuladores convencionais, que são volumosos e devem ser implantados mais longe dos nervos que controlam os movimentos das pernas.

"O conceito por trás dos estimuladores espinhais é a sua capacidade de contornar regiões lesionadas, enviando comandos motores essenciais do cérebro para a região espinhal responsável pelos movimentos das pernas. Nossa abordagem inovadora aborda um desafio importante enfrentado por muitas tecnologias existentes de estimuladores espinhais:alcançar estimulação precisa e mínima invasividade", disse o membro Dinchang Lin, professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Whiting School of Engineering e pesquisador principal do Instituto Johns Hopkins de NanoBioTecnologia.

Os resultados da equipe são publicados em Nano Letters .

Os estimuladores espinhais convencionais são implantados na superfície dorsal da medula espinhal (de frente para as costas da pessoa) ou diretamente no tecido espinhal. De acordo com Lin, nenhuma das estratégias é ideal:a primeira compromete a capacidade do implante de atingir com precisão nervos importantes, e a última não só causa danos ao tecido durante a cirurgia de implantação, mas também levanta questões de biocompatibilidade.

A equipe de Lin identificou pela primeira vez um novo local para estimulação, a superfície epidural ventrolateral, que está muito próxima dos neurônios motores cruciais da medula espinhal e acessível sem cirurgia. Em seguida, eles projetaram um dispositivo em nanoescala, ultraflexível e extensível que pode ser inserido por meio de um pequeno injetor e uma simples bomba de seringa.

"Aplicando esta nova tecnologia em um modelo de camundongo, evocamos movimentos das pernas usando uma corrente elétrica quase duas ordens de grandeza menor do que a usada na estimulação dorsal tradicional. Nosso estimulador não só permitiu uma gama mais ampla de movimentos, mas também nos permitiu programar o eletrodo padrão de estimulação do conjunto, que resultou em movimentos de pernas mais complexos e naturais, reminiscentes de pisar, chutar e acenar", disse Lin, que liderou o projeto da equipe e a seleção dos materiais de estrutura do dispositivo, que foi personalizado para alcançar propriedades mecânicas ideais e durabilidade. termo biocompatibilidade.

Os investigadores esperam que esta tecnologia – se eventualmente for comprovada como segura e eficaz para utilização em humanos – possa algum dia ajudar a restaurar a função das pernas em pessoas com lesões na medula espinal ou doenças neuromotoras. Eles também acreditam que seu método de implantação com baixa invasividade poderia torná-lo acessível a mais pessoas.

“Esta tecnologia poderia melhorar significativamente a qualidade de vida de muitos pacientes, reduzir o custo dos cuidados pessoais e ajudá-los a recuperar a confiança e a dignidade”, disse Lin.

Os membros da equipe planejam continuar trabalhando no dispositivo de olho em eventuais testes clínicos em humanos.

Mais informações: Dingchang Lin et al, Estimulador espinhal ventral injetável evoca movimento programável e biomimético dos membros posteriores, Nano Letras (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c01806
Informações do diário: Nanoletras

Fornecido pela Universidade Johns Hopkins