Los suaves manguitos nerviosos robóticos podrían revolucionar el tratamiento de afecciones neurológicas

Los investigadores han desarrollado dispositivos pequeños y flexibles que pueden envolver fibras nerviosas individuales sin dañarlas.

Investigadores de la Universidad de Cambridge han combinado tecnologías electrónicas flexibles y robótica blanda para desarrollar dispositivos que pueden usarse para diagnosticar y tratar una variedad de trastornos, incluidos la epilepsia y el dolor crónico, o controlar prótesis.

Las herramientas actuales para comunicarse con los nervios periféricos (43 pares de nervios motores y sensoriales que conectan el cerebro y la médula espinal) son antiguas, voluminosas y conllevan un alto riesgo de lesión nerviosa. Sin embargo, los 'manguitos' nerviosos robóticos desarrollados por el equipo de Cambridge son lo suficientemente sensibles como para agarrar o envolver fibras nerviosas sensibles sin causar ningún daño.

Las pruebas de manguitos nerviosos en ratones han demostrado que los dispositivos requieren sólo un pequeño voltaje eléctrico para cambiar de forma de manera controlada, formando un anillo autosellante alrededor de los nervios sin necesidad de puntos quirúrgicos o pegamentos.

Según los investigadores, la combinación de actuadores eléctricos suaves y neurotecnología podría servir como una respuesta para el seguimiento y el tratamiento intervencionista de una variedad de afecciones neurológicas. Los resultados se publican en la revista. Materiales de la naturaleza.

Los implantes nerviosos eléctricos se pueden utilizar para estimular o bloquear señales en nervios específicos. Por ejemplo, pueden ayudar a aliviar el dolor al bloquear las señales de dolor, o pueden usarse para restaurar el movimiento en extremidades paralizadas enviando señales eléctricas a los nervios. La neuromonitorización también es un procedimiento quirúrgico estándar cuando se realizan operaciones en áreas del cuerpo que tienen una alta concentración de fibras nerviosas, como en cualquier lugar cerca de la médula espinal.

Estos implantes permiten el acceso directo a las fibras nerviosas, pero conllevan ciertos riesgos. El profesor George Malliaras del Departamento de Ingeniería de Cambridge, que dirigió la investigación, afirmó: «Los trasplantes de nervios conllevan un alto riesgo de lesión nerviosa. «Los nervios son pequeños y muy sensibles, por lo que cada vez que pones algo grande, como un electrodo, en contacto con ellos, representa un riesgo para los nervios».

Los manguitos nerviosos que envuelven los nervios son los implantes más baratos disponibles actualmente, pero a pesar de ello siguen siendo muy voluminosos, rígidos y difíciles de implantar, lo que requiere una manipulación importante y un posible traumatismo del nervio.

Dr. Damiano Barone, coautor del Departamento de Neurociencias Clínicas de la Universidad de Cambridge

Los investigadores han diseñado un nuevo tipo de manguito neuronal hecho de polímeros conductores, que normalmente se utilizan en robots blandos. Los puños ultrafinos están diseñados en dos capas separadas. La aplicación de pequeñas cantidades de electricidad (sólo unos pocos cientos de milivoltios) hace que los dispositivos se hinchen o encojan.

Los manguitos son lo suficientemente pequeños como para enrollarlos hasta formar una aguja e inyectarlos cerca del nervio objetivo. Cuando se activan eléctricamente, los manguitos cambiarán de forma para envolverse alrededor de un nervio, lo que permitirá controlar o cambiar la actividad nerviosa.

«Para garantizar el uso seguro de estos dispositivos dentro del cuerpo, pudimos reducir el voltaje necesario para su funcionamiento a valores muy bajos», dijo el Dr. Chaokun Dong, primer autor del estudio. «Lo más importante es que estos manguitos pueden cambiar de forma en ambas direcciones y pueden reprogramarse. Esto significa que los cirujanos pueden ajustar qué tan apretado está el dispositivo alrededor del nervio para obtener los mejores resultados al registrar y estimular el nervio».

Las pruebas en ratones demostraron que los manguitos se podían aplicar con éxito sin cirugía y que formaban un anillo autosellante alrededor del nervio objetivo. Los investigadores planean seguir probando los dispositivos en modelos animales y esperan comenzar a probarlos en humanos en los próximos años.

«Con este enfoque, podemos acceder a nervios que son difíciles de alcanzar mediante cirugía abierta, como los nervios que controlan el dolor, la visión o la audición, pero sin tener que implantar nada dentro del cerebro», dijo Baron. «La capacidad de colocar estos manguitos de manera que se envuelvan alrededor de los nervios hace que este procedimiento sea mucho más fácil para los cirujanos y menos riesgoso para los pacientes».

«La capacidad de fabricar un implante que pueda cambiar su forma mediante estimulación eléctrica abre una gama de posibilidades futuras para terapias altamente dirigidas», dijo Malliaras. «En el futuro, es posible que podamos tener implantes que puedan moverse por todo el cuerpo, o incluso hasta el cerebro, y eso te hace soñar con cómo se puede utilizar la tecnología para beneficiar a los pacientes en el futuro».

Esta investigación fue apoyada en parte por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia, el Cambridge Trust y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI).