Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета в соавторстве с коллегами из Университета Шеффилда (Великобритания) разработали технологию, которая позволяет печатать индивидуальные нейропротезы на 3D-принтере. Результаты работы описаны в научной статье, опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering.
Над созданием имплантатов, способных помочь пациентам с травмами или болезнями центральной нервной системы (ЦНС), работают многие ученые в разных странах. Нейропротезы частично возвращают людям утраченное зрение и осязание, позволяют управлять конечностями и протезами, но эти технологии еще очень несовершенны.
Одна из проблем заключается в том, что имплантат нужно адаптировать под конкретного человека, его особенности и состояние здоровья. Однако такие персонализированные устройства создаются очень долго и стоят очень дорого.
Команда ученых из СПбГУ и Университета Шеффилда разработала технологию быстрого и дешевого изготавления индивидуальных нейроимплантатов — NeuroPrint. Правда, пока он работает лишь с несколькими видами имплантатов: прежде всего, с устройствами, которые заменяют поврежденные нервные волокна спинного мозга.
Поскольку сигнал, отправляемый головным мозгом конечностям, не проходит через повреждённый участок спинного мозга, травмы спинного мозга зачастую лишают пациентов способности ходить, выполнять действия руками и т.д. Имплантаты могут восстановить эту связь.
Технология NeuroPrint основана на использовании 3D-принтера. Устройство изготавливает основу нейропротеза методом экструзии из мягкого биосовместимого силикона, потом методом струйной печати наносит на нее электроды. Они состоят из гибкого и химически устойчивого металла, хорошо проводящего ток — например, платины. Затем электроды обрабатываются холодной плазмой, что улучшает их свойства.
Техническое задание на создание имплантата разрабатывает врач или нейробиолог, а в программу для 3D-принтера его преобразуют инженеры. Весь этот процесс изготовления длится не более 24 часов, и авторы разработки уверены, что это время может быть еще сокращено.
Ученые испытали устройства, изготовленные по новой технологии, на парализованных животных, и убедились, что они восстанавливают подвижность не хуже, чем их традиционные аналоги. Отмечается, что такие имплантаты можно вживлять и в головной, и в спинной мозг. Авторы убеждены, что NeuroPrint откроет новые возможности как для нейропротезирования при заболеваниях и травмах, так и для изучения возможностей ЦНС.
