Автомобильные аварии, спортивные травмы и даже постоянная работа за компьютером – всё это факторы риска повреждения периферических нервов. В результате у людей может наблюдаться онемение, покалывание и слабость в пальцах, руках или ногах.
На восстановление нервов порой уходит довольного много времени, до нескольких месяцев, в зависимости от серьёзности повреждения.
Однако американские исследователи из Северо-Западного университета и Вашингтонского университета в Сент-Луисе уверены, что их разработка поможет ускорить этот процесс.
Команда представила новое имплантируемое биоразлагаемое устройство, которое обеспечивает регулярную подачу электрических импульсов в повреждённые периферические нервы. Подобная стимуляция помогает восстановить нервную функцию и вернуть мышечный тонус намного быстрее, чем традиционные методы реабилитации, заявляют разработчики.
Поясним, что в основном пациентам с повреждением периферических нервов назначается физиотерапия в сочетании с болеутоляющими средствами. В более серьёзных случаях может потребоваться хирургическое вмешательство. Собственно, электростимуляция повреждённых нервов проводится в ходе операций.
«Мы знаем, что электрическая стимуляция во время операции помогает, но как только операция окончена, возможность вмешательства пропадает. С помощью [нового] устройства мы показали, что электрическая стимуляция, предоставляемая на регулярной основе, может ещё больше улучшить восстановление нервов», — рассказывает один из ведущих авторов работы, специалист в области биомедицинской инженерии и ортопедической хирургии Уилсон Рэй (Wilson Ray).
Известно, что периферические нервы (в отличие от цепей нейронов головного и спинного мозга), которые расположены в руках, ногах и торсе человека, могут восстанавливаться после травмы. Электрическая стимуляция способствует высвобождению так называемых белков роста, которые действуют словно допинг для нервных клеток и помогают им быстрее восстанавливаться.
Основная проблема заключалась в том, что у медиков не было возможности отправлять электрические сигналы на постоянной основе.
Новое же устройство решает эту задачу. Оно представляет собой миниатюрный беспроводной имплантат: его диаметр не больше монеты, а толщина сравнима с листом бумаги. Он может работать до двух недель, пока не произойдёт полная биодеградация элементов и субстрата (подложки).
Гибкое устройство в ходе операции оборачивается вокруг повреждённого нерва и обеспечивает регулярную передачу электрических импульсов. Их частоту можно настроить. Подпитывает имплантат беспроводной передатчик, который располагается вне тела пациента и действует так же, как «зарядный коврик» для смартфона.
Чтобы проверить «активную терапевтическую функцию» своего имплантата, авторы работы провели испытания на крысах. У грызунов были повреждены седалищные нервы, которые посылают сигналы вверх и вниз по нижним конечностям и контролируют движения подколенных сухожилий и некоторых мышц.
Все подопытные грызуны получали стимуляцию в течение одного часа в сутки. У первой группы крыс такая терапия длилась один день, у второй – три, а у третьей – шесть дней. Четвёртая группа была контрольной и стимуляцию не получала.
Затем в течение десяти недель учёные наблюдали за восстановлением животных. Оказалось, что даже один день стимуляции улучшил состояние грызунов: по сравнению с сородичами из контрольной группы их реабилитация проходила быстрее. У крыс с более длительной терапией седалищные нервы восстанавливались ещё быстрее и эффективнее: у них наблюдались хорошие темпы роста мышечной массы и возрастала мышечная сила.
Эксперименты также продемонстрировали, что имплантат полностью реабсорбируется в организме без каких-либо отрицательных побочных эффектов. На фото ниже показан процесс биодеградации устройства в растворе, который имитирует физиологические жидкости организма.
«Прежде чем мы провели это исследование, мы не были уверены, что продолжительная стимуляция изменит ситуацию, а теперь, когда мы знаем, что это так, мы можем начать искать идеальные временные рамки для максимального восстановления, — говорит Рэй. — Если бы мы продлили электрическую стимуляцию до 12 дней, было бы больше терапевтической выгоды? Может быть. Мы сейчас это изучаем».
Авторы разработки отмечают, что могут изменять состав материалов и толщину имплантата, а также настраивать точное количество дней, в течение которых пациент должен получать стимуляцию. Сейчас исследователи работают над созданием различных версий устройства и хотят продлить срок его службы до нескольких недель.
«Это ещё не терапевтический вариант, так как он не был протестирован на людях. Но я в восторге, потому что это новый подход к лечению травм периферических нервов, и он может предложить решение для той клинической области, где на сегодняшний день нет ни одного решения», — заключает Рэй.
Специалисты полагают, что в будущем такие методы восстановления смогут либо дополнять стандартное лечение, либо даже заменять его, снижая риск возникновения побочных эффектов или отторжения неразлагаемых имплантатов и не требуя дополнительных вмешательств по удалению устройства.
Более того, разработка пригодится для реабилитации пациентов с другими повреждениями. К примеру, разные версии имплантата могут работать как временный кардиостимулятор, использоваться для стимуляции спинного мозга или любого другого участка тела.
Научная статья с более подробным описанием нового устройства опубликована в журнале Nature Medicine.
Добавим, что ранее электростимуляция блуждающего нерва пробудила сознание у человека, который провёл 15 лет в вегетативном состоянии. Тем временем биологи научились восстанавливать повреждённые нервы с помощью генной терапии.
Также мы рассказывали об имплантатах, которые позволяют парализованным пациентам вновь почувствовать прикосновение и помогают контролировать уровень сахара в крови.
Автор: Юлия Воробьёва