Los ‘puños’ nerviosos robóticos podrían ayudar a tratar una variedad de afecciones neurológicas

Notas de los editores

Los investigadores han desarrollado dispositivos diminutos y flexibles que pueden envolver fibras nerviosas individuales sin dañarlas.

Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, combinaron técnicas de electrónica flexible y robótica blanda para desarrollar los dispositivos, que podrían usarse para el diagnóstico y tratamiento de una variedad de trastornos, incluida la epilepsia y dolor crónicoo el control de prótesis.

Herramientas actuales para interactuar con el nervios periféricos—los 43 pares de motor y nervios sensoriales que conectan el cerebro y la médula espinal, están obsoletos, son voluminosos y conllevan un alto riesgo de lesión nerviosa. Sin embargo, los «manguitos» nerviosos robóticos desarrollados por el equipo de Cambridge son lo suficientemente sensibles como para agarrar o envolver fibras nerviosas delicadas sin causar ningún daño.

Las pruebas de los manguitos nerviosos en ratas demostraron que los dispositivos sólo requieren pequeños voltajes para cambiar de forma de forma controlada, formando un bucle de cierre automático alrededor de los nervios sin necesidad de suturas quirúrgicas o pegamentos.

Los investigadores dicen que la combinación de actuadores eléctricos blandos con neurotecnología podría ser una respuesta al seguimiento y tratamiento mínimamente invasivos para una variedad de afecciones neurológicas. El resultados se informan en la revista Materiales de la naturaleza.

Los implantes nerviosos eléctricos se pueden utilizar para estimular o bloquear señales en los nervios objetivo. Por ejemplo, podrían ayudar a aliviar el dolor al bloquear las señales de dolor, o podrían usarse para restaurar el movimiento en extremidades paralizadas enviando señales electricas a los nervios. La monitorización de los nervios también es un procedimiento quirúrgico estándar cuando se opera en áreas del cuerpo que contienen una alta concentración de fibras nerviosas, como en cualquier lugar cerca del médula espinal.

Estos implantes permiten el acceso directo a las fibras nerviosas, pero conllevan ciertos riesgos. «Los implantes nerviosos conllevan un alto riesgo de lesión nerviosa», afirmó el profesor George Malliaras del Departamento de Ingeniería de Cambridge, quien dirigió la investigación. «Los nervios son pequeños y muy delicados, por lo que cada vez que se pone algo grande, como un electrodo, en contacto con ellos, representa un peligro para los nervios».

«Los manguitos nerviosos que envuelven los nervios son los implantes menos invasivos disponibles actualmente, pero a pesar de esto siguen siendo demasiado voluminosos, rígidos y difíciles de implantar, lo que requiere un manejo significativo y un posible traumatismo en el nervio», dijo el coautor Dr. Damiano Barone de Departamento de Neurociencias Clínicas de Cambridge.

Los investigadores diseñaron un nuevo tipo de manguito nervioso fabricado a partir de polímeros conductores, normalmente utilizados en robótica blanda. Los puños ultrafinos están diseñados en dos capas separadas. La aplicación de pequeñas cantidades de electricidad (sólo unos pocos cientos de milivoltios) hace que los dispositivos se hinchen o encojan.

Los manguitos son lo suficientemente pequeños como para poder enrollarlos en una aguja e inyectarlos cerca del nervio objetivo. Cuando se activan eléctricamente, los manguitos cambiarán su forma para envolver el nervio, lo que permitirá controlar o alterar la actividad nerviosa.

«Para garantizar el uso seguro de estos dispositivos dentro del cuerpo, hemos logrado reducir el voltaje requerido para su activación a valores muy bajos», dijo el Dr. Chaoqun Dong, primer autor del artículo. «Lo que es aún más significativo es que estos manguitos pueden cambiar de forma en ambas direcciones y reprogramarse. Esto significa que los cirujanos pueden ajustar con qué precisión se ajusta el dispositivo alrededor de un nervio hasta obtener los mejores resultados para registrar y estimular el nervio».

Las pruebas en ratas demostraron que los manguitos se podían colocar con éxito sin cirugía y formaban un bucle de cierre automático alrededor del nervio objetivo. Los investigadores están planeando realizar más pruebas de los dispositivos en modelos animales y esperan comenzar a realizar pruebas en humanos en los próximos años.

«Con este enfoque, podemos llegar a nervios que son difíciles de alcanzar mediante cirugía abierta, como los nervios que controlan el dolor, la visión o la audición, pero sin la necesidad de implantar nada dentro del cerebro», dijo Barone. «La capacidad de colocar estos manguitos de manera que envuelvan los nervios hace que este sea un procedimiento mucho más fácil para los cirujanos y menos riesgoso para los pacientes».

«La capacidad de hacer una implante que puede cambiar de forma mediante activación eléctrica abre una gama de posibilidades futuras para tratamientos altamente específicos», dijo Malliaras. «En el futuro, podríamos tener implantes que puedan moverse a través del cuerpo, o incluso hasta el cerebro, lo que te hace Soñamos con cómo podríamos utilizar la tecnología para beneficiar a los pacientes en el futuro».