Команда инженеров и клиницистов разработала ультратонкое надувное устройство, которое можно использовать для лечения самых тяжелых форм боли без необходимости инвазивной хирургии. Устройство, разработанное исследователями из Кембриджского университета, использует комбинацию мягких роботизированных технологий изготовления, ультратонкой электроники и микрофлюидики.

Устройство настолько тонкое—шириной примерно с человеческий волос,—что его можно свернуть в крошечный цилиндр, вставить в иглу и имплантировать в эпидуральное пространство позвоночного столба, в ту же область, где делаются инъекции для контроля боли во время родов.

После правильного позиционирования устройство надувается водой или воздухом так, что оно разворачивается подобно крошечному надувному матрасу, покрывая большой участок спинного мозга. При подключении к генератору импульсов ультратонкие электроды начинают посылать небольшие электрические токи в спинной мозг, которые нарушают болевые сигналы.

Ранние испытания устройства показывают, что оно может быть эффективным средством лечения многих форм сильной боли, включая боли в ногах и спине, которые не устраняются обезболивающими. Он также может быть адаптирован для потенциального лечения паралича или болезни Паркинсона. Однако, прежде чем устройство можно будет использовать на пациентах, потребуются обширные тесты и клинические испытания.

Хотя в настоящее время для лечения сильной боли используются другие типы устройств для стимуляции спинного мозга, наиболее эффективные из этих устройств громоздки и требуют инвазивной хирургии, в то время как современные устройства для замочной скважины гораздо менее эффективны при лечении боли. Сочетая клиническую эффективность хирургических устройств и простоту имплантации устройств с замочными скважинами, разработанное в Кембридже устройство может стать эффективным долгосрочным решением проблемы непреодолимой боли, от которой страдают миллионы людей во всем мире. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Боль-это то, что испытывает каждый, и для подавляющего большинства людей она временна и поддается лечению. Однако для некоторых боль становится изнуряющей. В Великобритании боль в спине является основной причиной инвалидности, которая обходится экономике примерно в 12 миллиардов фунтов стерлингов в год. В США, по оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний, каждый 12-й американец страдает от непреодолимой боли в спине, которая не поддается обычным методам лечения, таким как нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) или опиоиды.

Стимуляция спинного мозга (SCS) - это вариант для тех, кто страдает от трудноизлечимых болей в спине или других видов невропатической боли, но, несмотря на ее эффективность, ее применение ограничено, и ежегодно по всему миру проводится всего 50 000 процедур.

"Стимуляция спинного мозга-это лечение в крайнем случае для тех, чья боль стала настолько сильной, что мешает им заниматься повседневной деятельностью", - сказал доктор Дамиано Бароне из Кембриджского отделения клинических неврологий, один из старших авторов статьи. "Однако оба основных типа устройств SCS имеют недостатки, что может быть одной из причин, по которой их использование ограничено, несмотря на то, что миллионы людей ежедневно борются с хронической болью."

Наиболее эффективным устройством SCS в клиническом применении является устройство лопастного типа, которое охватывает широкую область спинного мозга, но является громоздким и требует инвазивной операции под общим наркозом. Другой тип устройства может быть имплантирован с помощью иглы и требует только местной анестезии, но он занимает меньшую площадь и менее клинически эффективен, чем устройство лопастного типа.

"Наша цель состояла в том, чтобы создать нечто лучшее из обоих миров—устройство, которое было бы клинически эффективным, но не требовало сложной и рискованной операции", - сказал доктор Кристофер Проктор из инженерного факультета Кембриджа, другой старший автор статьи. "Это может помочь донести этот изменяющий жизнь вариант лечения до многих других людей."

"Для того, чтобы в итоге получить что-то, что можно имплантировать с помощью иглы, нам нужно было сделать устройство как можно более тонким", - сказал соавтор Бен Вудингтон, также из инженерного факультета.

Исследователи использовали комбинацию производственных технологий для создания своего устройства: гибкую электронику, используемую в полупроводниковой промышленности; крошечные микрофлюидные каналы, используемые для доставки лекарств; и материалы, изменяющие форму, используемые в мягкой робототехнике.

Их готовое устройство имеет толщину всего 60 микрон—достаточно тонкое, чтобы его можно было свернуть и поместить в иглу для имплантации. Однако после имплантации устройство расширяется, охватывая широкую область спинного мозга, благодаря микрофлюидным каналам.

"Тонкопленочная электроника не нова, но наличие жидкостных камер делает наше устройство уникальным—это позволяет надувать его в форме лопасти, как только он оказывается внутри пациента",-сказал Проктор.

"Наши более ранние версии были на самом деле настолько тонкими, что были невидимы для рентгеновских лучей, которые хирург должен был бы использовать, чтобы подтвердить, что они находятся в нужном месте, прежде чем надувать устройство",-сказал Вудингтон. "Мы добавили несколько частиц висмута, чтобы сделать его видимым, не слишком увеличивая толщину. Разработка устройства-это одно, но внедрение его в хирургическое применение-совсем другое."

Исследователи проверили свое устройство в пробирке и на модели человеческого трупа. В настоящее время они работают с партнером-производителем над дальнейшей разработкой и расширением своего устройства и надеются начать испытания на пациентах в течение двух-трех лет.

"То, как мы делаем устройство, означает, что мы также можем включать дополнительные компоненты—мы могли бы добавить больше электродов или сделать его больше, чтобы охватить большие участки позвоночника с повышенной точностью", - сказал Барон. "Эта адаптивность может сделать наше устройство SCS потенциальным средством лечения паралича после травмы спинного мозга, инсульта или двигательных расстройств, таких как болезнь Паркинсона. Эффективное устройство, не требующее инвазивной хирургии, может принести облегчение стольким людям."

ИСТОЧНИК