De nieuwe en baanbrekende technologie van de Universiteit van Tel Aviv wekt hoop bij mensen die na een amputatie of verwonding hun tastzin in de zenuwen van een ledemaat hebben verloren. De technologie omvat een kleine sensor die wordt geïmplanteerd in de zenuw van het gewonde ledemaat, bijvoorbeeld in de vinger, en is direct verbonden met een gezonde zenuw. Elke keer dat de ledemaat een voorwerp aanraakt, de sensor wordt geactiveerd en geleidt een elektrische stroom naar de functionerende zenuw, die het gevoel van aanraking herschept. De onderzoekers benadrukken dat dit een geteste en veilige technologie is die geschikt is voor het menselijk lichaam en overal in het lichaam kan worden geïmplanteerd zodra klinische proeven zijn uitgevoerd.

De technologie is ontwikkeld onder leiding van een team van experts van de Universiteit van Tel Aviv:Dr. Ben M. Maoz, Iftach Shlomy, Shay Divald, en Dr. Yael Leichtmann-Bardoogo van de afdeling Biomedische Technologie, Fleischman Faculteit Ingenieurswetenschappen, in samenwerking met Keshet Tadmor van de Sagol School of Neuroscience en Dr. Amir Arami van de Sackler School of Medicine en de afdeling Microchirurgie van de afdeling Handchirurgie van het Sheba Medical Center. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

De onderzoekers zeggen dat dit unieke project begon met een ontmoeting tussen de twee collega's van de Universiteit van Tel Aviv - biomedisch ingenieur Dr. Maoz en chirurg Dr. Arami. "We hadden het over de uitdagingen waarmee we in ons werk worden geconfronteerd, " zegt dr. Maoz, "en Dr. Arami deelde met mij de moeilijkheid die hij ervaart bij het behandelen van mensen die het tastgevoel in een of ander orgaan hebben verloren als gevolg van een verwonding. Het moet duidelijk zijn dat dit verlies van gevoel het gevolg kan zijn van een zeer breed scala aan verwondingen, van kleine verwondingen - zoals iemand die een salade hakt en zichzelf per ongeluk snijdt met het mes - tot zeer ernstige verwondingen. Zelfs als de wond kan worden genezen en de gewonde zenuw kan worden gehecht, in veel gevallen blijft de tastzin beschadigd. We besloten deze uitdaging samen aan te gaan, en een oplossing vinden die de tastzin zal herstellen voor degenen die het zijn kwijtgeraakt."

In recente jaren, het gebied van neurale prothesen heeft veelbelovende ontwikkelingen gemaakt om het leven te verbeteren van degenen die het gevoel in hun ledematen hebben verloren door sensoren te implanteren in plaats van de beschadigde zenuwen. Maar de bestaande technologie heeft een aantal belangrijke nadelen, zoals complexe fabricage en gebruik, evenals de noodzaak van een externe voedingsbron, zoals een batterij. Nutsvoorzieningen, de onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv hebben geavanceerde technologie, een tribo-elektrische nanogenerator (TENG), gebruikt om een ​​kleine sensor te ontwerpen en te testen op diermodellen die de tactiele sensatie herstelt via een elektrische stroom die rechtstreeks van een gezonde zenuw komt en niet geen ingewikkeld implantatieproces of opladen nodig.

De onderzoekers ontwikkelden een sensor die op een beschadigde zenuw onder de vingertop kan worden geïmplanteerd; de sensor maakt verbinding met een andere zenuw die goed functioneert en herstelt een deel van de tactiele sensatie naar de vinger. Deze unieke ontwikkeling vereist geen externe stroombron zoals elektriciteit of batterijen. De onderzoekers leggen uit dat de sensor eigenlijk werkt op wrijvingskracht:wanneer het apparaat wrijving waarneemt, het laadt zichzelf op.

Het apparaat bestaat uit twee kleine plaatjes van minder dan een halve centimeter bij een halve centimeter groot. Wanneer deze platen met elkaar in contact komen, ze geven een elektrische lading af die wordt doorgegeven aan de onbeschadigde zenuw. Als de gewonde vinger iets aanraakt, de aanraking laat spanning los die overeenkomt met de druk die op het apparaat wordt uitgeoefend - zwakke spanning voor een zwakke aanraking en sterke spanning voor een sterke aanraking - net als bij een normale tastzin.

De onderzoekers leggen uit dat het apparaat overal in het lichaam kan worden geïmplanteerd waar de tactiele sensatie moet worden hersteld, en dat het eigenlijk de beschadigde sensorische organen omzeilt. Bovendien, het apparaat is gemaakt van biocompatibel materiaal dat veilig is voor gebruik in het menselijk lichaam, het vereist geen onderhoud, de implantatie is eenvoudig, en het apparaat zelf is niet extern zichtbaar.

Volgens Dr. Maoz, na het testen van de nieuwe sensor in het lab (met meer dan een half miljoen vingertikken met het apparaat), de onderzoekers implanteerden het in de voeten van de diermodellen. De dieren liepen normaal, zonder enige schade aan hun motorische zenuwen, en de tests toonden aan dat de sensor hen in staat stelde te reageren op zintuiglijke prikkels. "We hebben ons apparaat getest op diermodellen, en de resultaten waren zeer bemoedigend, " concludeert Dr. Maoz. "Vervolgens, we willen het implantaat testen op grotere modellen, en in een later stadium implanteren we onze sensoren in de vingers van mensen die niet meer kunnen voelen. Het herstellen van dit vermogen kan het functioneren en de kwaliteit van leven van mensen aanzienlijk verbeteren, en nog belangrijker, bescherm ze tegen gevaar. Mensen die geen tactiele sensatie hebben, kunnen niet voelen als hun vinger wordt verpletterd, verbrand of bevroren."