Un científico de materiales de Johns Hopkins y un equipo de colaboradores han desarrollado un pequeño dispositivo que puede ser prometedor para restaurar la movilidad de quienes padecen parálisis de las extremidades inferiores, una afección que afecta aproximadamente a 1,4 millones de estadounidenses.

El novedoso aparato, un estimulador espinal, se puede colocar debajo del sitio de la lesión mediante una simple inyección, lo que lo diferencia de los estimuladores convencionales, que son voluminosos y deben desplegarse más lejos de los nervios que controlan los movimientos de las piernas.

"El concepto detrás de los estimuladores espinales es su capacidad para evitar las regiones lesionadas, enviando comandos motores esenciales desde el cerebro a la región espinal responsable de los movimientos de las piernas. Nuestro enfoque innovador aborda un desafío clave que enfrentan muchas tecnologías de estimuladores espinales existentes:lograr una estimulación precisa y mínima invasividad", dijo el miembro Dinchang Lin, profesor asistente en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Ingeniería Whiting e investigador principal del Instituto Johns Hopkins de NanoBioTecnología.

Los resultados del equipo se publican en Nano Letters .

Los estimuladores espinales convencionales se implantan en la superficie dorsal de la médula espinal (mirando hacia la espalda de la persona) o directamente en el tejido espinal. Según Lin, ninguna de las estrategias es ideal:la primera compromete la capacidad del implante para apuntar con precisión a nervios importantes, y la segunda no sólo causa daño al tejido durante la cirugía de implantación sino que también plantea problemas de biocompatibilidad.

El equipo de Lin identificó por primera vez un nuevo sitio para la estimulación, la superficie epidural ventrolateral, que está muy cerca de neuronas motoras cruciales en la médula espinal y accesible sin cirugía. Luego diseñaron un dispositivo a nanoescala, ultraflexible y estirable que se puede insertar mediante un pequeño inyector y una simple bomba de jeringa.

"Al aplicar esta nueva tecnología en un modelo de ratón, evocamos movimientos de las piernas utilizando una corriente eléctrica casi dos órdenes de magnitud menor que la utilizada en la estimulación dorsal tradicional. Nuestro estimulador no solo permitió una gama más amplia de movimientos sino que también nos permitió programar el electrodo. patrón de estimulación de la matriz, lo que resultó en movimientos de piernas más intrincados y naturales, que recuerdan a pasos, patadas y saludos", dijo Lin, quien dirigió el diseño del equipo y la selección de los materiales de soporte del dispositivo, que se personalizó para lograr propiedades mecánicas óptimas y larga duración. término biocompatibilidad.

Los investigadores esperan que esta tecnología, si finalmente se demuestra que es segura y eficaz para su uso en humanos, algún día pueda ayudar a restaurar la función de las piernas en personas con lesiones de la médula espinal o enfermedades neuromotoras. También creen que su método de implantación, de baja invasividad, podría hacerlo accesible a más personas.

"Esta tecnología podría mejorar significativamente la calidad de vida de muchos pacientes, reducir el costo del cuidado personal y ayudarlos a recuperar la confianza y la dignidad", afirmó Lin.

Los miembros del equipo planean continuar trabajando en el dispositivo con miras a eventuales ensayos clínicos en humanos.

Más información: Dingchang Lin et al, El estimulador espinal ventral inyectable evoca un movimiento biomimético y programable de las extremidades posteriores, Nano letras (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c01806

Información de la revista: Nanoletras

Proporcionado por la Universidad Johns Hopkins