Мышечно-стимулирующий клей дает надежду пациентам с БАС и рассеянным склерозом

Сегодня атрофия мышц часто неизбежна, когда вы не можете двигаться из-за тяжелой травмы, старости или таких заболеваний, как боковой амиотрофический склероз (БАС) и рассеянный склероз (РС). Однако исследователи из Гарварда видят надежду в мягкой робототехнике, которая когда-нибудь сможет растягивать и сокращать мышцы пациентов, которые не могут делать это самостоятельно.

Инженеры из Гарварда на мышах, успешно предотвращая мышечную атрофию или способствуя ее восстановлению. Команда имплантировала «мягкое роботизированное устройство» в заднюю конечность мыши, которую они обездвижили в гипсовом корпусе примерно на две недели. В то время как необработанные мышцы контрольной группы, как и ожидалось, истощались, активно стимулированные мышцы демонстрировали меньшую деградацию. Исследователи полагают, что их система может в конечном итоге привести к тому, что имплантаты помогут людям справиться с атрофией.

Его перспективность связана с его способностью вызывать небольшое механическое напряжение мышц, которое отражает естественную стимуляцию во время тренировки. Более того, предотвращая атрофию, устройство не приводило к серьезному воспалению или повреждению тканей.

«Существует большая вероятность, что отдельные мягкие роботизированные подходы с их уникальным воздействием на мышечную ткань могут открыть пути механотерапии заболеваний или травм», — сказал Дэвид Муни, доктор философии, старший автор и член инженерного факультета Гарвардского института Висса.

Система защиты от атрофии, получившая название MAGENTA (сокращение от «механически активный клей для тканей гель-эластомер-нитинол»), включает в себя специальную пружину, изготовленную из сплава с памятью формы (SMA), который может быстро срабатывать при нагревании. Исследователи управляют пружиной с помощью проводного микропроцессора, который определяет частоту и продолжительность мышечных сокращений и растяжек.

Система также включает в себя эластомерную матрицу, образующую корпус устройства и обеспечивающую изоляцию нагретого SMA. Кроме того, слой «прочного клея» удерживает MAGENTA в соответствии с естественной осью движения мышц, одновременно передавая стимуляцию глубоко в мышечную ткань.

«В то время как необработанные мышцы и мышцы, обработанные устройством, но не стимулированные, значительно истощались в течение этого периода, активно стимулированные мышцы демонстрировали меньшую атрофию мышц», — сказал первый автор и научный сотрудник Wyss Technology Development Сунгмин Нам, доктор философии. «Наш подход также может способствовать восстановлению мышечной массы, которая уже была потеряна в течение трехнедельного периода иммобилизации, и вызывать активацию основных биохимических путей механотрансдукции, которые, как известно, вызывают синтез белка и рост мышц».

Команда также экспериментировала с беспроводной версией, используя для приведения в действие пружины SMA лазерный свет, а не электрическую проводку. Хотя этот подход показал меньшую эффективность из-за того, что жировая ткань поглощает часть лазерного света, исследователи полагают, что этот подход все еще имеет потенциал и требует дальнейших исследований.