Klej stymulujący mięśnie budzi nadzieję u pacjentów z ALS i SM

Obecnie zanik mięśni jest często nieunikniony, gdy nie możesz się poruszać z powodu poważnego urazu, starości lub chorób, takich jak stwardnienie zanikowe boczne (ALS) i stwardnienie rozsiane (SM). Jednak naukowcy z Harvardu widzą nadzieję w miękkiej robotyce, która pewnego dnia może rozciągać i kurczyć mięśnie pacjentów, którzy sami tego nie potrafią.

Inżynierowie z Harvardu na myszach, skutecznie zapobiegając lub pomagając w wyzdrowieniu z zaniku mięśni. Zespół wszczepił „miękkie urządzenie robotyczne” na tylną kończynę myszy, którą unieruchomił w przypominającej gips obudowie na około dwa tygodnie. Podczas gdy nieleczone mięśnie grupy kontrolnej zanikały zgodnie z oczekiwaniami, aktywnie stymulowane mięśnie wykazywały mniejszą degradację. Naukowcy są przekonani, że ich system może ostatecznie doprowadzić do tego, że implanty pomogą ludziom z atrofią.

Jego obietnica wynika z jego zdolności do wywoływania niewielkiego mechanicznego napięcia mięśni, które odzwierciedla naturalną stymulację podczas ćwiczeń. Co więcej, utrzymując atrofię w ryzach, urządzenie nie doprowadziło do żadnego poważnego zapalenia ani uszkodzenia tkanek.

„Istnieje duża szansa, że ​​różne miękkie roboty robotyczne z ich unikalnym wpływem na tkankę mięśniową mogą otworzyć ścieżki mechanoterapeutyczne specyficzne dla chorób lub urazów” – powiedział dr David Mooney, starszy autor i członek wydziału inżynierii Wyss Institute na Harvardzie.

Nazwany MAGENTA (skrót od „mechanicznie aktywnego kleju tkankowego żel-elastomer-nitinol”), system przeciwdziałający atrofii zawiera zaprojektowaną sprężynę wykonaną ze stopu z pamięcią kształtu (SMA), który może szybko zadziałać po podgrzaniu. Naukowcy kontrolują sprężynę za pomocą przewodowego mikroprocesora, który określa częstotliwość i czas trwania skurczów i rozciągnięć mięśni.

W skład systemu wchodzi również elastomerowa matryca tworząca korpus urządzenia i zapewniająca izolację nagrzanego SMA. Ponadto warstwa „twardego kleju” utrzymuje MAGENTA w jednej linii z naturalną osią ruchu mięśni, jednocześnie przekazując stymulację w głąb tkanki mięśniowej.

„Podczas gdy mięśnie nieleczone i leczone urządzeniem, ale nie stymulowane, znacznie się zanikały w tym okresie, aktywnie stymulowane mięśnie wykazywały zmniejszony zanik mięśni” – powiedział pierwszy autor i członek Wyss Technology Development Fellow, Sungmin Nam, Ph.D. „Nasze podejście może również sprzyjać odbudowie masy mięśniowej, która została już utracona w ciągu trzytygodniowego okresu unieruchomienia, oraz indukować aktywację głównych biochemicznych szlaków mechanotransdukcji, o których wiadomo, że wywołują syntezę białek i wzrost mięśni”.

Zespół eksperymentował również z wersją bezprzewodową, wykorzystując światło lasera zamiast przewodów elektrycznych do uruchamiania sprężyny SMA. Chociaż to podejście wykazało zmniejszoną skuteczność ze względu na pochłanianie części światła laserowego przez tkankę tłuszczową, naukowcy uważają, że podejście to nadal ma potencjał i uzasadnia dalsze badania.