Un scientifique des matériaux de Johns Hopkins et une équipe de collaborateurs ont développé un petit appareil qui pourrait s'avérer prometteur pour restaurer la mobilité des personnes souffrant de paralysie des membres inférieurs, une maladie qui touche environ 1,4 million d'Américains.
Le nouvel appareil, un stimulateur de la colonne vertébrale, peut être placé sous le site de la blessure par une simple injection, ce qui le distingue des stimulateurs conventionnels, qui sont encombrants et doivent être déployés plus loin des nerfs qui contrôlent les mouvements des jambes.
« Le concept derrière les stimulateurs de la colonne vertébrale est leur capacité à contourner les régions blessées, en envoyant des commandes motrices essentielles du cerveau vers la région de la colonne vertébrale responsable des mouvements des jambes. Notre approche innovante relève un défi clé auquel sont confrontées de nombreuses technologies de stimulation de la colonne vertébrale existantes :obtenir une stimulation précise et minimale. caractère invasif", a déclaré Dinchang Lin, professeur adjoint au département de science et d'ingénierie des matériaux de la Whiting School of Engineering et chercheur principal à l'Institut Johns Hopkins pour la nanobiotechnologie.
Les résultats de l'équipe sont publiés dans Nano Letters .
Les stimulateurs rachidiens conventionnels sont implantés soit sur la surface dorsale de la moelle épinière (face au dos de la personne), soit directement dans le tissu rachidien. Selon Lin, aucune des deux stratégies n'est idéale :la première compromet la capacité de l'implant à cibler avec précision des nerfs importants, et la seconde provoque non seulement des dommages aux tissus lors de la chirurgie d'implantation, mais soulève également des problèmes de biocompatibilité.
L'équipe de Lin a d'abord identifié un nouveau site de stimulation, la surface épidurale ventrolatérale, très proche des motoneurones cruciaux de la moelle épinière et accessible sans chirurgie. Ils ont ensuite conçu un dispositif nanométrique, ultra-flexible et extensible qui peut être inséré via un petit injecteur et un simple pousse-seringue.
"En appliquant cette nouvelle technologie à un modèle de souris, nous avons évoqué les mouvements des jambes en utilisant un courant électrique de près de deux ordres de grandeur inférieur à celui utilisé dans la stimulation dorsale traditionnelle. Notre stimulateur a non seulement permis une plus large gamme de mouvements, mais nous a également permis de programmer l'électrode. Le modèle de stimulation du réseau, qui a abouti à des mouvements de jambe plus complexes et naturels rappelant le pas, les coups de pied et l'ondulation », a déclaré Lin, qui a dirigé la conception et la sélection par l'équipe des matériaux d'échafaudage du dispositif, qui ont été personnalisés pour obtenir des propriétés mécaniques optimales et une longue durée de vie. terme biocompatibilité.
Les chercheurs espèrent que cette technologie, si elle s’avère finalement sûre et efficace pour une utilisation chez l’homme, pourrait un jour aider à restaurer la fonction des jambes chez les personnes souffrant de lésions médullaires ou de maladies neuromotrices. Ils pensent également que leur méthode d'implantation peu invasive pourrait la rendre accessible à un plus grand nombre de personnes.
"Cette technologie pourrait améliorer considérablement la qualité de vie de nombreux patients, réduire le coût des soins personnels et les aider à retrouver confiance et dignité", a déclaré Lin.
Les membres de l'équipe prévoient de continuer à travailler sur le dispositif en vue d'éventuels essais cliniques sur l'homme.
Plus d'informations : Dingchang Lin et al, Un stimulateur spinal ventral injectable évoque le mouvement programmable et biomimétique des membres postérieurs, Nano Letters (2023). DOI :10.1021/acs.nanolett.3c01806
Informations sur le journal : Lettres nano
Fourni par l'Université Johns Hopkins
