Абдул Латиф Джамиль Лаборатория по борьбе с бедностью (J-PAL) Институт Пикоуэр по изучению обучения и памяти Школа гуманитарных, художественных и социальных наук MIT Schwarzman College of Computing

Новая биоадгезивная стратегия может предотвратить формирование фиброзной капсулы вокруг имплантов на периферических нервах

Периферические нервы — сеть, соединяющая головной и спинной мозг и центральную нервную систему с остальным телом — передают сенсорную информацию, управляют движениями мышц и регулируют автоматические функции организма. Биэлектронные устройства, имплантируемые на эти нервы, обладают значительным потенциалом для лечения и реабилитации при неврологических и системных заболеваниях. Однако организм воспринимает такие импланты как инородные тела, что часто приводит к формированию плотной фиброзной ткани на границе «устройство‑ткань», что заметно снижает эффективность и ресурс работы устройств.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, представляет надежную биоадгезивную стратегию, которая обеспечивает нефиброзные биоэлектронные интерфейсы на различных периферических нервах — включая затылочный, блуждающий, глубокий малоберцовый, седалищный, большеберцовый и общий малоберцовый нервы — в течение до 12 недель.

«Мы обнаружили, что прикрепление биоэлектродов к периферическим нервам полностью предотвращает образование фиброза на интерфейсах», — говорит Сюаньхэ Чжао, профессор механической и гражданской инженерии в MIT. «Мы также продемонстрировали длительное, безлекарственное снижение артериального давления с использованием нефиброзной биоэлектроники в течение четырех недель, и исследования продолжаются».

Подход препятствует инфильтрации иммунных клеток в область «устройство‑ткань», тем самым предотвращая образование фиброзных капсул в условиях воспалительного микросреды. В доклинических моделях на грызунах команда показала, что нефиброзное адгезивное биоэлектронное устройство обеспечивает стабильную долгосрочную регуляцию артериального давления.

«Наша методика долгосрочной регуляции давления была вдохновлена традиционной акупунктурой», — говорит Хёнмин Мун, ведущий автор исследования и постдок в кафедре механической инженерии. «Нижняя часть ноги давно используется при лечении гипертензии, и глубокий малоберцовый нерв находится точно в точке акупунктуры. Нас очень обрадовало, что стимуляция этого нерва впервые привела к регуляции артериального давления. Сочетание нашей нефиброзной адгезивной биоэлектроники с этой возможностью долгосрочной регуляции открывает перспективы для трансляционной медицины».

Важно, что после 12 недель имплантации с непрерывной стимуляцией нерва наблюдались лишь минимальная активность макрофагов и ограниченное отложение гладкомышечного актина и коллагена, что подчеркивает потенциал устройства для долгосрочной нейромодуляции без индукции фиброза. «Контраст между иммунным ответом на прикрепленное устройство и контролем без прикрепления поразителен», — отмечает Бастьен Эймон, соавтор исследования и кандидат философии в области механической инженерии. «Тот факт, что мы можем наблюдать иммунологически чистые интерфейсы спустя три месяца адгезивной имплантации, чрезвычайно обнадеживает для будущей клинической трансляции».

Эта работа предлагает широко применимую стратегию для всех имплантируемых биоэлектронных систем путем предотвращения фиброза на интерфейсе устройства, прокладывая путь к более эффективным и долговечным методам лечения, таким как снижение артериальной гипертензии.

Гипертензия является главным фактором сердечно‑сосудистых заболеваний, ведущей причины смерти во всем мире. Хотя медикаментозное лечение эффективно во многих случаях, более 50 процентов пациентов остаются гипертензивными несмотря на терапию — состояние, известное как резистентная гипертензия. Традиционные методы стимуляции сонного синуса или блуждающего нерва часто сопровождаются побочными эффектами, включая апноэ, брадикардию, кашель и парестезии.

«В отличие от этого, наше нефиброзное адгезивное биоэлектронное устройство, нацеленное на глубокий малоберцовый нерв, позволяет долгосрочно регулировать артериальное давление у пациентов с резистентной гипертензией без метаболических побочных эффектов», — говорит Мун.

Кафедра механической инженерии

Адгезивные покрытия могут предотвратить образование рубцов вокруг медицинских имплантов Инженеры MIT разработали наклейки, которые могут «видеть» внутри тела Робот с джойстиком может помочь хирургам дистанционно лечить инсульт Обеспечение «кристально чистого» понимания материалов с помощью ИИ Создание сообщества в коммуне Кендалл‑сквер среди инноваторов Сьюзи Нельсон преобразила студенческую жизнь в MIT Студенческие лидеры MIT: интервью с президентом Ассоциации студенческой деятельности Ханой Соуза Отчет о состоянии устойчивости цепочек поставок фиксирует рекордную приверженность корпораций, но отставание в управлении Модель ИИ расшифровывает язык, которым клетки общаются

Massachusetts Institute of Technology 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA, USA