บาคาร่าเว็บตรง รากฟันเทียมแบบไร้สายใช้ออพโตเจเนติกส์เพื่อควบคุมการทำงานของไขสันหลังในหนู

บาคาร่าเว็บตรง ออปโตเจเนติกส์ – เทคนิคที่ใช้แสงเพื่อควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประเภทอื่น – ได้ปฏิวัติความสามารถของเราในการจัดการและแยกแยะกลไกที่อยู่ภายใต้การทำงานของสมอง กิจกรรมของไขสันหลังสนับสนุนการควบคุมการเคลื่อนไหวและการทำงานทางสรีรวิทยาพื้นฐานอื่นๆ แต่เมื่อเปรียบเทียบกับสมองแล้ว ออพโตเจเนติกส์ในไขสันหลังมีความท้าทายหลายอย่าง

ที่ต้องพัฒนาเทคโนโลยีส่งแสงแบบใหม่

ตัวอย่างเช่น การฝังใยแก้วนำแสงไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากกระดูกสันหลังมีการเคลื่อนตัวอย่างต่อเนื่องระหว่างการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติ ดังนั้น ความท้าทายในการออกแบบอย่างหนึ่งคือการวางตำแหน่งของแหล่งกำเนิดแสงเหนือพื้นผิวของดูรามาเตอร์ ซึ่งเป็นเยื่อชั้นนอกที่ล้อมรอบและปกป้องไขสันหลังที่อ่อนนุ่มและเคลื่อนไหวได้ การกำหนดเป้าหมายเซลล์ประสาทในกระดูกสันหลังส่วนลึกทำให้เกิดอุปสรรคเพิ่มเติม แสงกระจายอย่างรวดเร็วเมื่อเจาะเนื้อเยื่อชีวภาพ การฉายรังสีสูงในขณะเดียวกันอาจส่งผลให้เนื้อเยื่อในท้องถิ่นร้อนเนื่องจากการดูดกลืนแสงซึ่งอาจส่งผลต่อการตอบสนองของเซลล์ประสาท

เพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ และหาวิธีส่งแสงไปยังส่วนลึกที่น่าสนใจของกระดูกสันหลังอย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัยจาก Swiss Federal Institute of Technology ( EPFL ) ได้พัฒนาอุปกรณ์ปลูกถ่าย optoelectronic แบบควบคุมแบบไร้สายที่เป็นไปตามข้อกำหนดซึ่งปรับแต่งสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับเส้นประสาทไขสันหลังอักเสบ พวกเขาอธิบายระบบรากเทียมแบบใหม่นี้ในเทคโนโลยีชีวภาพธรรมชาติ

กลุ่ม NeuroRestoreเทคโนโลยีรากฟันเทียมแบบใหม่

จะห่อหุ้ม LED ขนาดเล็กที่สามารถเปิดและปิดได้บนพื้นผิวของไขสันหลังของเมาส์ แพลตฟอร์มไร้สายที่ติดตั้งบนศีรษะขนาดเล็กให้พลังงานแก่ micro-LED เหล่านี้และดำเนินการประมวลผลบนชิปที่ปรับแต่งเองเพื่อควบคุมรถไฟกระตุ้นแสง ซึ่งช่วยให้ปรับคลื่นแสงได้แบบเรียลไทม์ เช่น ตอบสนองต่อกิจกรรมของกล้ามเนื้อของสัตว์หรือสัญญาณทางสรีรวิทยาที่เป็นกิจวัตร วงจรอิเล็กทรอนิกส์ไร้สายสามารถควบคุมระยะเวลาและความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาได้อย่างแม่นยำ

ตรงกันข้ามกับระบบแบบใช้สายที่มักใช้ในการวิจัยประเภทนี้ ระบบออปโตอิเล็กทรอนิกส์แบบไร้สายอนุญาตให้กระตุ้นแสงของเซลล์ประสาทเป้าหมายในไขสันหลังของหนูได้ไม่จำกัดภายใต้สภาวะที่ไม่ผูกมัดและทางนิเวศวิทยา

ในแง่มุมสำคัญของงานนี้ นักวิจัยนำโดยGrégoire CourtineและStéphanie Lacourใช้อาร์เรย์ micro-LED เพื่อใช้ประโยชน์จากไลบรารี่ของการทดลอง opsins (โปรตีนที่ไวต่อแสงที่กระตุ้นโดยความยาวคลื่นเฉพาะ) เพื่อกำหนดเป้าหมายเป็นช่วงกว้าง ของกลไกระดับเซลล์

พวกเขาออกแบบอาร์เรย์ micro-LED เพื่อเปลี่ยนแสงสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมาไปยังความยาวคลื่นที่ต้องการ ทำให้สามารถกระตุ้นด้วยแสงโดยใช้สเปกตรัมของแสงในวงกว้าง ซึ่งรวมถึงความยาวคลื่นที่เปลี่ยนสีแดงที่แทรกซึมลึกเข้าไปในไขสันหลัง

เพื่อปรับตำแหน่ง LED ให้เหมาะสมและหลีกเลี่ยง

การให้ความร้อนแก่เนื้อเยื่อ ทีมงานได้จำลองและดำเนินการ บันทึกภายใน ร่างกายเพื่อวัดปริมาณความร้อนภายในไขสันหลังสำหรับการฉายรังสีในระดับต่างๆ และวงจรของการกระตุ้นด้วยแสง

นักวิจัยได้ออกแบบอุปกรณ์ฝังรากเทียมแบบออปโตอิเล็กทรอนิกส์ชนิดอ่อนชนิดใหม่ให้มีความยืดหยุ่นและปรับตัวได้สำหรับการฝังในระยะยาว และเพื่อตอบสนองความต้องการพลวัตทางกลของไขสันหลังในหนูที่โตเต็มวัยที่มีพฤติกรรมอิสระ โดยใช้วิธีการแบบไฮบริดที่รวม LED แบบแข็งและส่วนเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่นเข้าด้วยกัน พวกเขาสร้างรากฟันเทียมขนาดเล็กที่พันรอบพื้นผิวและเคลื่อนที่ไปพร้อมกับไขสันหลัง

การปลูกถ่ายออปโตเจเนติกส์เป็นข่าวดีสำหรับหนูที่ไม่หยุดยั้ง

การวิจัยของทีมมีศักยภาพที่จะปูทางสำหรับการพัฒนาแอพพลิเคชั่นออปโตเจเนติกส์ในการรักษา ความสามารถในการควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาทไขสันหลังด้วยแสงจะช่วยให้แพทย์ลดความเจ็บปวดและปรับปรุงการทำงานของระบบประสาทอัตโนมัติได้

แม้ว่าอาจต้องใช้เวลาอีกสักระยะก่อนที่การปลูกถ่ายเหล่านี้จะสามารถนำมาใช้ในทางคลินิกได้ Courtine พบว่าออพโตเจเนติกส์ “ปฏิวัติ” และตั้งตารอการพัฒนาเพิ่มเติมในการปลูกถ่าย optoelectronic แบบผสมผสานทางชีวภาพอย่างกระตือรือร้น

การประยุกต์ใช้เป้าหมายอีกประการหนึ่งคือการถ่ายภาพปอด ซึ่งมักต้องใช้ภาพหลายภาพเพื่อให้ได้รับการวินิจฉัยที่มีความหมาย “ด้วย CT แบบเดิม คุณจำเป็นต้องรู้ล่วงหน้าว่าคุณต้องการอะไร จากนั้นจึงออกแบบการทดสอบการถ่ายภาพของคุณ” Fischer อธิบาย “คุณไม่สามารถดูรายละเอียดทั้งหมดในการสอบครั้งเดียวได้ โดยไม่กระทบต่อปริมาณยาของผู้ป่วย ความละเอียด หรือข้อมูลภาพที่ใช้งานได้” แต่ด้วยเทคโนโลยีการนับโฟตอน การสแกนเพียงครั้งเดียวสามารถให้ทั้งภาพโครงสร้างและข้อมูลการทำงานเกี่ยวกับการกระจายของปอด

ประสบการณ์เบื้องต้นเครื่องสแกน Naeotom Alpha แบบ dual-source ได้รับการติดตั้งแล้วใน 22 ไซต์ หนึ่งในการติดตั้งครั้งแรกคือที่โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยเอา ก์สบูร์ก ในเยอรมนี ซึ่งระบบดังกล่าวมีการใช้งานทางคลินิกตามปกติตั้งแต่เดือนเมษายน พ.ศ. 2564

จนถึงปัจจุบัน Naeotom Alpha ถูกใช้ในการสแกนผู้ป่วยมากกว่า 4,000 ราย ในด้านต่างๆ เช่น เนื้องอกวิทยา ประสาทวิทยา โรคหัวใจ และภาพกล้ามเนื้อและกระดูก “เรามีความสุขมากกับผลลัพธ์จนถึงตอนนี้” Thomas Krönckeผู้อำนวยการแผนกวินิจฉัยและรังสีวิทยาของโรงพยาบาลกล่าว บาคาร่าเว็บตรง