Manyetik mikro bobinler nörolojik bozukluklar için hedefe yönelik tedaviyi geliştirir

Washington, 23 Nisan 2024 — Nörostimülasyon, sinir sistemini etkileyen birçok hastalığın tedavisinde kullanılan tıbbi bir tekniktir. Büyümelerini ve komşularıyla bağlantı kurmalarını teşvik etmek için nöronlara enerji uygulamayı içerir. Epilepsi tedavileri sıklıkla nörostimülasyonu içerebilir ve Parkinson hastalığı, kronik ağrı ve bazı psikiyatrik hastalıklar için de benzer tedaviler mevcuttur.

AIP Publishing tarafından yayınlanan Vakum Bilimi ve Teknolojisi A dergisinde, Minnesota Üniversitesi'nden araştırmacılar, manyetik bir alan oluşturmak ve bireysel nöronları uyarmak için bir dizi mikroskobik bobin (mikro bobinler) yayınladılar.

Mevcut cihazlar etkilidir ancak koklear implantlar veya vagus siniri stimülatörleri gibi bazı uygulamalar için gereken hassasiyetten yoksundur.

Yazar Renata Saha, “Piyasada çok sayıda nörostimülasyon cihazı var; bazıları FDA tarafından hasta denemeleri için onaylandı, bazıları ise onay bekliyor” dedi. “Ancak her birinin bir uyarısı var; uyarılmaması gereken komşu hücreler de dahil olmak üzere çok sayıda nöronu uyarıyorlar. Tıbbi cihaz endüstrisi, nöronları tek hücre hassasiyetiyle uyarabilen bir cihaz veya teknoloji arıyor.” “.

Saha ve ekibi elektrot kullanmak yerine manyetik tel bobinleri kullanmaya başvurdu. İki yüzyıldan fazla bir süre önce fizikçi Michael Faraday, bir tel bobinden geçen elektrik akımının nasıl manyetik alan yaratabileceğini anlattı. Bu manyetik alan, yakındaki herhangi bir nöronda, elektrotla aynı etkiye sahip ancak daha hafif bir elektrik alanı uyarabilir. Ancak bu tekniğin büyük bir dezavantajı var.

Saha, “Nöronları uyarabilecek gerekli miktarda elektrik alanını elde etmek için, bu küçük bobinlerin sürmesi gereken akım miktarı çok yüksek” dedi. “Aynı eşiğe ulaşmak için elektrodu çalıştırmak için ihtiyaç duyacağınız akım miktarının neredeyse üç katı.”

Bu sorunu çözmek için ekip iki iyileştirme yaptı. İlk olarak, küçük bir bobin yerine, bobin başına çok daha az akım kullanarak elektrik alanları oluşturabilen sekiz bobinden oluşan bir dizi kullandılar. Araştırmacılar, bobinlerin manyetik gücünü artıran yumuşak manyetik malzemeler kullanarak bu mikro bobin dizilerini daha da geliştirdiler.

Saha, “Bu yumuşak manyetik malzemelerin mikro bobinlerin çekirdeğine eklenmesi, mikro bobinler boyunca akımı arttırmaya gerek kalmadan elektrik alanını arttırır” dedi.

Araştırmacılar, bobin dizilerinin MagPatch adı verilen bir prototipini oluşturdular ve bunu biyouyumlu bir katmanın içine yerleştirdiler. Daha sonra etkinliğini kanıtlamak için bunu insan nöroblastoma hücreleriyle test ettiler. Hücrelerin kaplamadan zarar görmeden manyetik alanlardan etkilenmesi, bu cihazın klinik ortamlarda kullanılma potansiyelini ortaya koyuyor.

Yazarlar, güvenliğini ve kullanışlılığını sağlamak için MagPatch cihazını daha da geliştirmeyi ve test etmeyi planlıyor. Bunun yeni nesil koklear implantların geliştirilmesine yardımcı olacağını umuyorlar.