กาวกระตุ้นกล้ามเนื้อสร้างความหวังให้กับผู้ป่วยโรค ALS และ MS

ทุกวันนี้ กล้ามเนื้อลีบมักจะหลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อคุณเคลื่อนไหวไม่ได้เนื่องจากอาการบาดเจ็บรุนแรง อายุมาก หรือโรคต่างๆ เช่น โรคเส้นโลหิตตีบด้านข้างเส้นโลหิตตีบตัน (ALS) และโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง (MS) อย่างไรก็ตาม นักวิจัยของ Harvard มองเห็นความหวังในหุ่นยนต์แบบอ่อน ซึ่งสักวันหนึ่งจะสามารถยืดและหดกล้ามเนื้อของผู้ป่วยที่ไม่สามารถทำเองได้

วิศวกรของฮาร์วาร์ด ในหนู ประสบความสำเร็จในการป้องกันหรือช่วยในการฟื้นตัวจากการลีบของกล้ามเนื้อ ทีมงานได้ฝัง "อุปกรณ์หุ่นยนต์แบบอ่อน" ไว้ที่ขาหลังของหนู ซึ่งพวกมันจะตรึงไว้ในกรงที่มีลักษณะเหมือนเฝือกเป็นเวลาประมาณสองสัปดาห์ ในขณะที่กล้ามเนื้อที่ไม่ได้รับการรักษาของกลุ่มควบคุมสูญเสียไปอย่างที่คาดไว้ นักวิจัยเชื่อว่าระบบของพวกมันสามารถนำไปสู่การปลูกถ่ายเพื่อช่วยมนุษย์ที่มีอาการฝ่อได้ในที่สุด

คำมั่นสัญญาเกิดจากความสามารถในการกระตุ้นความเครียดของกล้ามเนื้อเชิงกลขนาดเล็กที่สะท้อนถึงการกระตุ้นตามธรรมชาติในระหว่างการออกกำลังกาย ยิ่งไปกว่านั้น ในขณะที่ยังคงฝ่ออยู่นั้น อุปกรณ์ไม่ได้ทำให้เกิดการอักเสบหรือความเสียหายของเนื้อเยื่ออย่างรุนแรงแต่อย่างใด

David Mooney, Ph.D., กล่าวว่า "มีโอกาสที่ดีที่แนวทางหุ่นยนต์แบบอ่อนที่แตกต่างกันซึ่งมีผลกระทบเฉพาะต่อเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อสามารถเปิดช่องทางการรักษาทางกลไกเฉพาะโรคหรือการบาดเจ็บได้" David Mooney, Ph.D., กล่าว ผู้เขียนอาวุโสและสมาชิกคณะวิศวกรรมศาสตร์ Wyss Institute ของ Harvard

MAGENTA (ย่อมาจาก “กาวเนื้อเยื่อเจล-อิลาสโตเมอร์-นิทินอลเชิงกล”) ระบบป้องกันการฝ่อประกอบด้วยสปริงเชิงวิศวกรรมที่ทำจาก , Shape Memory Alloy (SMA) ที่สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็วเมื่อได้รับความร้อน นักวิจัยควบคุมสปริงด้วยไมโครโปรเซสเซอร์แบบใช้สายที่กำหนดความถี่และระยะเวลาของการหดตัวและยืดของกล้ามเนื้อ

ระบบนี้ยังรวมถึงเมทริกซ์อีลาสโตเมอร์ที่สร้างตัวอุปกรณ์และให้ฉนวนสำหรับ SMA ที่ให้ความร้อน นอกจากนี้ ชั้นของ "กาวที่เหนียว" ยังช่วยให้ MAGENTA อยู่ในแนวเดียวกันกับแกนการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติของกล้ามเนื้อ ในขณะที่ส่งการกระตุ้นลึกเข้าไปในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ

“ในขณะที่กล้ามเนื้อที่ไม่ได้รับการรักษาและกล้ามเนื้อที่ได้รับการรักษาด้วยอุปกรณ์แต่ไม่ได้รับการกระตุ้นจะสูญเสียไปอย่างมากในช่วงเวลานี้ กล้ามเนื้อที่ได้รับการกระตุ้นอย่างแข็งขันจะแสดงการสูญเสียของกล้ามเนื้อที่ลดลง” ผู้เขียนคนแรกและเพื่อนร่วมงานด้านการพัฒนาเทคโนโลยีของ Wyss Sungmin Nam, Ph.D. กล่าว “วิธีการของเรายังสามารถส่งเสริมการฟื้นตัวของมวลกล้ามเนื้อที่สูญเสียไปแล้วในช่วงระยะเวลาสามสัปดาห์ของการตรึง และกระตุ้นการเปิดใช้งานของเส้นทางการส่งผ่านกลไกทางชีวเคมีที่สำคัญซึ่งรู้จักกันดีในการกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนและการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ”

ทีมงานยังได้ทดลองกับรุ่นไร้สาย โดยใช้แสงเลเซอร์แทนการเดินสายไฟฟ้าเพื่อสั่งงานสปริง SMA แม้ว่าวิธีนี้จะมีประสิทธิภาพลดลงเนื่องจากเนื้อเยื่อไขมันดูดซับแสงเลเซอร์บางส่วน นักวิจัยเชื่อว่าวิธีนี้ยังคงมีศักยภาพและรับประกันการวิจัยเพิ่มเติม