Creșterea longevității implanturilor neuronale prin utilizarea unui strat protector

O echipă de cercetători de la Bioelectronics Section, condusă de Dr. Vasiliki (Vasso) Giagka de la Universitatea Tehnică Delft, a dezvoltat o metodă inovatoare pentru creșterea durabilității implanturilor neuronale prin utilizarea unui strat protector din elastomeri PDMS (polidimetilsiloxan). Studiul, publicat în Nature Communications, explorează mecanismele de degradare ale circuitelor integrate (ICs) din silicon în mediul corporal și oferă soluții pentru protejarea acestora.

Importanța implanturilor neuronale

Implanturile neuronale sunt esențiale pentru studierea creierului și pentru tratamentele unor boli precum Parkinson și depresia clinică. Aceste dispozitive stimulează, blochează sau înregistrează semnale neuronale, însă pentru utilizarea cronică este vital ca ele să fie durabile.

Dr. Giagka subliniază potențialul transformator al acestor tehnologii în îngrijirea sănătății:
"Implanturile neuronale miniaturizate pot revoluționa medicina, dar stabilitatea lor pe termen lung rămâne o provocare majoră."

Metodologia studiului

Cercetătorii au evaluat performanța electrică și materială a unor cipuri din silicon, produse de două fabrici diferite, pe o perioadă de un an. Studiile accelerate in vitro și in vivo au inclus următoarele etape:

Coating-ul cu PDMS:

• Cipurile au fost parțial acoperite cu PDMS, un polimer pe bază de silicon.
• Zonele neacoperite („bare die”) au fost comparate cu cele acoperite pentru a observa degradarea.

Teste în mediu salin fierbinte:

• Cipurile au fost scufundate în apă sărată fierbinte și supuse curenților electrici direcți.
• Performanța lor electrică a fost monitorizată periodic.

Rezultate-cheie:

• Zonele neacoperite au prezentat semne de degradare semnificativă.
• Zonele acoperite cu PDMS au avut o degradare minimă, demonstrând eficiența acestuia ca barieră împotriva fluidelor corporale.

Implicații și aplicații biomedicale

Protecție pe termen lung:

• PDMS este un material promițător pentru encapsularea dispozitivelor bioelectronice, oferind protecție pe termen lung în mediu corporal.

Tehnologii avansate:

• Descoperirile facilitează proiectarea implanturilor neuronale miniaturizate pentru interfețe creier-computer și cercetare științifică cronică.

Ghiduri pentru design:

• Studiul propune linii directoare pentru creșterea durabilității implanturilor, deschizând noi oportunități în utilizarea dispozitivelor medicale în neurologie.

Reacții și perspective viitoare

Cercetătorii au fost surprinși de stabilitatea ridicată a cipurilor, chiar și în condiții extreme. PhD-ul Kambiz Nanbakhsh, primul autor al lucrării, afirmă:
"Nu mă așteptam ca microcipurile să fie atât de stabile în apă sărată fierbinte și supuse curenților electrici."

Dr. Giagka adaugă:
"Rezultatele noastre deschid noi căi pentru dezvoltarea implanturilor neuronale durabile, avansând tehnologiile de bioelectronică pentru aplicații clinice."

Concluzii

Acest studiu evidențiază rolul crucial al encapsulării cu PDMS în protejarea cipurilor integrate implantabile, prelungind durata lor de viață și sporind siguranța și eficacitatea tehnologiilor neuronale. Cercetătorii speră că aceste descoperiri vor stimula dezvoltarea unor soluții clinice mai avansate și mai durabile pentru pacienți.