Muskelstimulerende klæbemiddel giver håb for ALS- og MS-patienter

I dag er muskelatrofi ofte uundgåelig, når du ikke kan bevæge dig på grund af alvorlig skade, alderdom eller sygdomme som amyotrofisk lateral sklerose (ALS) og multipel sklerose (MS). Harvard-forskere ser dog håb i blød robotteknologi, der en dag kan strække og trække musklerne sammen hos patienter, der ikke selv er i stand til det.

Harvard-ingeniørerne på mus, der med succes forhindrer eller hjælper med at komme sig fra muskelatrofi. Holdet implanterede den "bløde robot-enhed" på en muses bagben, som de immobiliserede i et støbelignende kabinet i omkring to uger. Mens kontrolgruppens ubehandlede muskler spildte væk som forventet, viste de aktivt stimulerede muskler reduceret nedbrydning. Forskerne mener, at deres system i sidste ende kan føre til implantater, der hjælper mennesker med atrofi.

Dens løfte stammer fra dens evne til at fremkalde en lille mekanisk muskelbelastning, der afspejler naturlig stimulation under træning. Samtidig med at enheden holdt atrofi i skak, førte enheden desuden ikke til nogen alvorlig vævsbetændelse eller beskadigelse.

"Der er en god chance for, at særskilte bløde robottilgange med deres unikke virkninger på muskelvæv kan åbne sygdoms- eller skadesspecifikke mekanoterapeutiske veje," sagde David Mooney, Ph.D., seniorforfatter og medlem af Harvard's Wyss Institute ingeniørfakultet.

Kaldt MAGENTA (forkortelse for "mekanisk aktivt gel-elastomer-nitinol tissue adhesive"), inkluderer antiatrofisystemet en konstrueret fjeder lavet af en formhukommelseslegering (SMA), der hurtigt kan aktiveres ved opvarmning. Forskere styrer fjederen med en kablet mikroprocessorenhed, der bestemmer hyppigheden og varigheden af ​​muskelsammentrækninger og strækninger.

Systemet inkluderer også en elastomermatrix, der danner enhedens krop og giver isolering til den opvarmede SMA. Derudover holder et lag af "hård klæber" MAGENTA på linje med musklernes naturlige bevægelsesakse, mens den overfører stimulation dybt ind i muskelvæv.

"Mens ubehandlede muskler og muskler behandlet med enheden, men ikke stimuleret væsentligt spildt væk i denne periode, viste de aktivt stimulerede muskler reduceret muskelsvind," sagde førsteforfatter og Wyss Technology Development Fellow Sungmin Nam, Ph.D. "Vores tilgang kunne også fremme genopretningen af ​​muskelmasse, der allerede var gået tabt over en tre-ugers periode med immobilisering, og inducere aktiveringen af ​​de vigtigste biokemiske mekanotransduktionsveje, der er kendt for at fremkalde proteinsyntese og muskelvækst."

Holdet eksperimenterede også med en trådløs version ved at bruge laserlys i stedet for elektriske ledninger til at aktivere SMA-fjederen. Selvom denne tilgang viste reduceret effektivitet på grund af fedtvæv, der absorberer noget af laserlyset, mener forskerne, at denne tilgang stadig rummer potentiale og berettiger yderligere forskning.