Muskelstimulerende lim gir håp for ALS- og MS-pasienter

I dag er muskelatrofi ofte uunngåelig når du ikke kan bevege deg på grunn av alvorlig skade, høy alder eller sykdommer som amyotrofisk lateral sklerose (ALS) og multippel sklerose (MS). Harvard-forskere ser imidlertid håp i myk robotikk som en dag kan strekke og trekke sammen musklene til pasienter som ikke kan gjøre det selv.

Harvard-ingeniørene på mus, vellykket forebygge eller hjelpe til med deres utvinning fra muskelatrofi. Teamet implanterte den "myke robotenheten" på bakbenet til en mus, som de immobiliserte i en støpelignende innhegning i rundt to uker. Mens kontrollgruppens ubehandlede muskler ble bortkastet som forventet, viste de aktivt stimulerte musklene redusert nedbrytning. Forskerne tror systemet deres til slutt kan føre til implantater som hjelper mennesker med atrofi.

Løftet stammer fra dens evne til å indusere en liten mekanisk muskelbelastning som gjenspeiler naturlig stimulering under trening. Dessuten, mens den holdt atrofi i sjakk, førte ikke enheten til noen alvorlig vevsbetennelse eller skade.

"Det er en god sjanse for at distinkte myke robottilnærminger med deres unike effekter på muskelvev kan åpne for sykdom eller skadespesifikke mekanoterapeutiske veier," sa David Mooney, Ph.D., seniorforfatter og medlem av Harvard's Wyss Institute ingeniørfakultet.

Kalt MAGENTA (forkortelse for "mekanisk aktivt gel-elastomer-nitinol tissue adhesive"), inkluderer antiatrofisystemet en konstruert fjær laget av , en formminnelegering (SMA) som raskt kan aktiveres når den varmes opp. Forskere kontrollerer fjæren med en kablet mikroprosessorenhet som bestemmer frekvensen og varigheten av muskelsammentrekninger og strekk.

Systemet inkluderer også en elastomermatrise som danner enhetens kropp og gir isolasjon for den oppvarmede SMA. I tillegg holder et lag med "tøft lim" MAGENTA på linje med musklenes naturlige bevegelsesakse mens den overfører stimulering dypt inn i muskelvevet.

"Mens ubehandlede muskler og muskler som ble behandlet med enheten, men ikke stimulert betydelig ble bortkastet i denne perioden, viste de aktivt stimulerte musklene redusert muskelsvinn," sa førsteforfatter og Wyss Technology Development Fellow Sungmin Nam, Ph.D. "Vår tilnærming kan også fremme gjenoppretting av muskelmasse som allerede hadde gått tapt over en tre-ukers periode med immobilisering, og indusere aktivering av de viktigste biokjemiske mekanotransduksjonsveiene som er kjent for å fremkalle proteinsyntese og muskelvekst."

Teamet eksperimenterte også med en trådløs versjon, og brukte laserlys i stedet for elektriske ledninger for å aktivere SMA-fjæren. Selv om denne tilnærmingen viste redusert effektivitet på grunn av at fettvev absorberte noe av laserlyset, mener forskerne at denne tilnærmingen fortsatt har potensiale og krever videre forskning.