脊髓損傷通常導致難以治癒的癱瘓,但瑞士的一些科學家們宣稱開發出一種可彎曲與拉伸的電子脊髓,能夠有效修復受損的脊髓,從而治癒癱瘓患者。

在瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)所進行的研究中,目前的臨床試驗雖僅能治癒癱瘓的老鼠,但EPFL承諾接下來將會展開人體試驗,預計很快地就能推出商用產品。目前光是美國大約就有25萬的脊髓損傷患者。

雖然目前已經開發出專為癱瘓用的神經義肢(Neuroprosthetics)了,但多半僅限於短期使用,因為這種神經義肢在經常與周圍組織的摩擦後可能導致發炎,最終造成排斥。EPFL最近開發出一種稱為「e-Dura」的新材料,不僅可彎曲且有彈性,可永久植入而不至於造成發炎或排斥。用於實驗的癱瘓老鼠在經過幾週的治療後,已經能夠重新恢復行動力了。 

生物相容的植入物能夠拉伸彎曲而不至於損壞
生物相容的植入物採用外覆裂化金電傳導軌跡的矽基板設計,能夠拉伸彎曲而不至於損壞。(來源:EPFL)

EPFL e-dura電子脊髓成功植入於完全癱瘓的老鼠,使其得以再度正常行走。
EPFL e-dura電子脊髓已成功植入於完全癱瘓的老鼠,使其得以再度正常行走。(來源:EPFL) 

e-Dura的命名源於其耐用性
e-Dura的命名源於其耐用性:就算被嚴重扭曲,也不至於造成任何損壞。(來源:EPFL)

e-Dura電子脊髓可被植入受損的脊椎中,以便恢復連接性
e-Dura電子脊髓可被植入受損的脊椎中,無限期地停留以便恢復由於神經受損而喪失的連接性。(來源:EPFL)

在電子脊椎一端的電極連接到頸部未受損的神經,繞過癱瘓脊椎內的受損神經
在電子脊椎一端的電極連接到頸部未受損的神經,繞過癱瘓脊椎內的受損神經。(來源:EPFL)

彈性化脊椎植入物可為肌肉提供電刺激以及必要的藥物治療
彈性化脊椎植入物可為肌肉提供電刺激以及必要的藥物治療。(來源:EPFL) 

「神經植入物系統是專為穩定與治療神經系統受損而設計的,」EPFL科學家Stephanie Locur表示,「目前雖然已經存在多種可用技術,但長期來看,這些技術經常會引起發炎或甚至發生排斥。我們的創新成果是設計出一種像周圍組織一樣柔軟且可拉伸的植入物,同時整合電子刺激與化學刺激後,仍能具有完全的彈性度。」 

該系統的工作原理是利用生物相容的矽材料,使其得以輕鬆地拉伸並彎曲到與肌肉感覺相同的程度,但其中包含的裂化金電可連接提供刺激,並且在監測到患者的行走「意圖」等特定情況下,系統可立即反應並刺激正確的肌肉。在人工脊髓的末端是採用鉑微珠製造的電極,可連接至頸部神經或直接連至腦部。此外,人工脊髓的微流體通道可傳送神經遞質,為未受損的神經和肌肉細胞提供更自然的刺激。 

瑞士洛桑聯邦理工學院科學家Stephanie Locur在視訊中解釋了電子脊椎如何協助癱瘓患者恢復行走的能力。

請點選圖片連結觀看視訊
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接下來,科學家們計劃進行更複雜且多功能植入的人體臨床試驗,以便能夠安裝在人體中使用多年,同時,他們也希望緊接著能夠很快地使其研究成果商用化。Locus目前正與Gregoire Courtine教授共同展開研究,希望能進一步擴展應用範圍至治療癲癇、疼痛管理和帕金森氏症等。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Electronic Spine Cures Paralysis,by R. Colin Johnson)

資料來源:電子工程專輯

 

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