Forscher der Universität Tel Aviv (TAU) haben eine Technologie entwickelt, die auf einem winzigen Sensor basiert, der in den Nerv einer verletzten Extremität implantiert und direkt mit einem gesunden Nerv verbunden wird. Jedes Mal, wenn die Extremität ein Objekt berührt, wird der Sensor aktiviert und leitet einen elektrischen Strom an den funktionierenden Nerv, der das Berührungsgefühl nachbildet. Die Forscher weisen darauf hin, dass es sich hierbei um eine geprüfte und sichere Technologie handelt, die für den menschlichen Körper geeignet ist und nach Abschluss der klinischen Studien überall darin implantiert werden könnte.
Eine "Brücke", die den Tastsinn wiederherstellt
Die Technologie wurde unter der Leitung eines multidisziplinären Teams von TAU-Experten entwickelt: den Ärzten Ben M. Maoz, Iftach Shlomy, Shay Divald e Yael Leichtmann-Bardoogo des Fachbereichs Biomedizinische Technik. Keshet Tadmor des Instituts für Neurowissenschaften. Amir Arami der Klinik für Handchirurgie. Die Studie wurde in der Zeitschrift ACS Nano veröffentlicht.
Dieses einzigartige Projekt begann mit einem Treffen zwischen Dr. Maoz, einem biomedizinischen Ingenieur, und Dr. Arami, einem Chirurgen. „Wir haben über die Herausforderungen gesprochen, vor denen wir bei unserer Arbeit stehen“, sagt Dr. Maoz, „und Dr. Arami teilten mir die Schwierigkeiten mit, auf die er bei der Behandlung von Menschen stößt, die aufgrund einer Verletzung den Kontakt zu dem einen oder anderen Organ verloren haben.
Dieser Verlust des Berührungsgefühls kann aus einer Vielzahl von Verletzungen resultieren. von leichten Verletzungen (wie einem versehentlichen Schnitt mit einem Messer) bis hin zu sehr schweren Verletzungen. Obwohl die Wunde heilen und der verletzte Nerv vernäht werden kann, bleibt der Tastsinn in vielen Fällen geschädigt.
Wir haben beschlossen, diese Herausforderung gemeinsam anzugehen und eine Lösung zu finden, die den Kontakt zu denen wiederherstellt, die ihn verloren haben.
Ben Maoz
Eine aufregende technologische Fahrt
In den letzten Jahren hat sich das Gebiet der Neuralprothesen enorm weiterentwickelt. Wirklich vielversprechende Schritte nach vorne, um das Leben derjenigen zu verbessern, die die Empfindlichkeit der Gliedmaßen verlieren, mit sensori anstelle von geschädigten Nerven. Trotz der Fortschritte bei der Wiederherstellung von Berührungen weist die bestehende Technologie jedoch noch eine Reihe von erheblichen Nachteilen auf. Zum Beispiel die Notwendigkeit einer externen Stromquelle, wie einer Batterie.
TAU-Forscher testen eine Spitzentechnologie namens triboelektrischer Nanogenerator (TENG). Ich habe darüber gesprochen über andere Projekte in der Vergangenheit. In diesem Fall wird es verwendet, um einen winzigen Sensor an Tiermodellen zu entwickeln und zu testen, der das Berührungsempfinden wiederherstellt. Wie? durch einen elektrischen Strom, der direkt von einem gesunden Nerv kommt und keine komplizierten Implantate erfordert.
So funktioniert der Sensor, der die Berührung wiederherstellt
Israelische Forscher haben einen Sensor entwickelt, der auf einen beschädigten Nerv unter der Fingerspitze implantiert werden kann. Der Sensor verbindet sich mit einem anderen richtig funktionierenden Nerv und stellt einige der Berührungsempfindungen des Fingers wieder her. Das Gerät benötigt keine externe Stromquelle wie Strom oder Batterien. Es wird durch Reibungskraft angetrieben: Jedes Mal, wenn das Gerät Reibung erkennt, lädt es sich auf.
Das Gerät besteht aus zwei winzigen Plättchen, die weniger als einen halben Quadratzentimeter groß sind. Wenn diese Platten miteinander in Kontakt kommen, geben sie eine elektrische Ladung ab, die auf den unbeschädigten Nerv übertragen wird. Wenn der verletzte Finger etwas berührt, löst die Berührung die Spannung entsprechend dem auf das Gerät ausgeübten Druck (schwache Spannung bei schwacher Berührung und starke Spannung bei starker Berührung) wie beim normalen Tastsinn.
Die Forscher erklären, dass das Gerät in jeden Körperteil implantiert werden kann, an dem das Berührungsempfinden wiederhergestellt werden muss, und dass es tatsächlich beschädigte Sinnesorgane umgeht. Darüber hinaus besteht das Gerät aus einem biokompatiblen Material, das für die Verwendung im menschlichen Körper unbedenklich ist. Es ist wartungsfrei, das Implantat ist einfach und das Gerät selbst ist von außen nicht sichtbar.
Tests im Labor
Laut Dr. Maoz implantierten die Forscher den neuen Sensor nach dem Testen des neuen Sensors im Labor (mit mehr als einer halben Million Fingerberührungen mit dem Gerät) in die Füße von Tiermodellen. Die Tiere gingen normal, ohne die motorischen Nerven geschädigt zu haben, und Tests zeigten, dass der Sensor es ihnen ermöglichte, auf Sinnesreize zu reagieren.
„Wir haben unser Gerät an Tieren getestet und die Ergebnisse waren sehr ermutigend“, schließt Dr. Maoz.
Wir wollen das Implantat nun an größeren Modellen testen und unsere Sensoren später in die Finger von Menschen implantieren, die die Fähigkeit verloren haben, Berührungen wahrzunehmen.
Ben Maoz
Die Wiederherstellung dieser Fähigkeit kann die Funktionsfähigkeit und Lebensqualität der Menschen erheblich verbessern und sie vor allem vor Schaden schützen. Menschen ohne taktile Empfindungen können nicht fühlen, wenn ihr Finger gequetscht, verbrannt oder gefroren ist.
