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Ricercatori hanno dimostrato con successo come un dispositivo elettronico impiantato direttamente nel cervello possa rilevare, arrestare e persino prevenire attacchi epilettici. I ricercatori dell’Università di Cambridge, dell’École Nationale Supérieure des Mines e dell’INSERM in Francia, hanno infatti impiantato un dispositivo nel cervello dei topi e quando sono stati rilevati i primi segnali di un attacco, ha rilasciato una sostanza chimica cerebrale nativa che ha fermato il sequestro da progredendo. I risultati, riportati nella rivista Science Advances, potrebbero essere applicati anche ad altre condizioni tra cui tumori cerebrali e morbo di Parkinson.
Il lavoro rappresenta un altro progresso nello sviluppo di componenti elettronici flessibili e flessibili che si interfacciano bene con il tessuto umano. “Queste pellicole sottili e organiche provocano danni minimi al cervello e le loro proprietà elettriche sono adatte a questi tipi di applicazioni”, ha affermato il professor George Malliaras, il professore di tecnologia Prince Philip presso il Dipartimento di ingegneria di Cambridge, che ha guidato la ricerca.
Mentre ci sono molti diversi tipi di convulsioni, nella maggior parte dei pazienti con epilessia, i neuroni nel cervello iniziano a sparare e segnalano ai neuroni vicini di sparare, con un effetto a valanga che può influenzare la coscienza o il controllo motorio. L’epilessia è più comunemente trattata con farmaci antiepilettici, ma questi farmaci hanno spesso gravi effetti collaterali e non impediscono le crisi in tre su 10 pazienti.
In questo lavoro, i ricercatori hanno usato un neurotrasmettitore che funge da “freno” alla fonte del sequestro, essenzialmente segnalando ai neuroni di interrompere il fuoco e terminare il sequestro. Il farmaco viene inviato nella regione interessata del cervello da una sonda neurale che incorpora una minuscola pompa ionica e elettrodi per monitorare l’attività neurale.
Quando il segnale neurale di una crisi viene rilevato dagli elettrodi, la pompa ionica viene attivata, creando un campo elettrico che sposta il farmaco attraverso una membrana a scambio ionico e fuori dal dispositivo, un processo noto come elettroforesi. La quantità di farmaco può essere controllata sintonizzando la forza del campo elettrico.
“Oltre a essere in grado di controllare esattamente quando e quanto farmaco viene erogato, ciò che rende speciale questo approccio è che i farmaci escono dal dispositivo senza alcun solvente”, ha detto l’autore principale Dr Christopher Proctor, un ricercatore post-dottorato nel Dipartimento di ingegneria. “Ciò impedisce il danneggiamento del tessuto circostante e consente ai farmaci di interagire con le cellule immediatamente all’esterno del dispositivo.”
I ricercatori hanno scoperto che le convulsioni potrebbero essere prevenute con dosi di farmaco relativamente piccole che rappresentano meno dell’1% della quantità totale di farmaco caricato nel dispositivo. Ciò significa che il dispositivo dovrebbe essere in grado di funzionare per periodi prolungati senza necessità di essere ricaricato. Hanno anche trovato prove che il farmaco somministrato, che era in effetti un neurotrasmettitore che è nativo del corpo, è stato assorbito da processi naturali nel cervello in pochi minuti che, dicono i ricercatori, dovrebbero aiutare a ridurre gli effetti collaterali del trattamento.
Sebbene i primi risultati siano promettenti, il potenziale trattamento non sarebbe disponibile per gli esseri umani per diversi anni. I ricercatori hanno in programma di studiare gli effetti a lungo termine del dispositivo nei topi.
Malliaras sta creando una nuova struttura a Cambridge che sarà in grado di prototipare questi dispositivi specializzati, che potrebbero essere utilizzati per una serie di condizioni. Sebbene il dispositivo sia stato testato in un modello animale di epilessia, la stessa tecnologia potrebbe potenzialmente essere utilizzata per altre condizioni neurologiche, incluso il trattamento dei tumori cerebrali e del morbo di Parkinson.