Разработан имплантат, восстанавливающий атрофированные мышцы

Когда конечность оказывается неподвижной в течение длительного периода времени, её мышцы неизбежно начинают атрофироваться. Однако новый имплантат может помочь предотвратить этот процесс, механически растягивая и сжимая мышцы.

Разработанное учёными Гарвардского университета экспериментальное устройство называется MAGENTA, что означает «механически активный гель-эластомер-нитиноловый тканевый клей».

Вдоль имплантата проходит пружина из нитинола - сплава с памятью формы, который временно остаётся одной длины после механического растяжения, но затем возвращается к своей более короткой длине при нагревании до определённой температуры.

Пружина заключена в прямоугольную эластомерную матрицу, которая обеспечивает теплоизоляцию и растягивает пружину, когда она не нагревается. Биосовместимый клей на эластомере позволяет ему прилипать к соответствующей мышечной ткани.

Идея состоит в том, что, когда рука или нога пациента оказываются обездвиженными из-за травмы или заболевания, например, рассеянного склероза, MAGENTA хирургическим путём имплантируется в целевую мышцу внутри конечности.

Отдельный (но подключённый проводом) микропроцессор/батарейный имплант последовательно подает электрический ток на MAGENTA на регулярной основе, нагревая нитиноловую пружину и заставляя её сжиматься. При этом мышца (и эластомер) сокращаются вместе с ней. Когда ток отключается, эластомер растягивает пружину и мышцу обратно.

В ходе лабораторных испытаний мышам была имплантирована крошечная версия устройства в икроножную мышцу задней лапы, после чего эта лапа была иммобилизована в гипсовом аппарате на срок до двух недель. Результаты экспериментов показали высокую эффективность устройства.

«В то время как не стимулированные устройством мышцы, значительно истощались в течение этого периода, активно стимулированные показали значительное снижение атрофии», — сказал доктор Сунгмин Нам, первый автор статьи. «Такой метод также может способствовать восстановлению мышечной массы, которая уже была потеряна за трёхнедельный период иммобилизации, и вызвать активацию основных путей биохимической механотрансдукции, которые, как известно, вызывают синтез белка и рост мышц».

Кроме того, было обнаружено, MAGENTA можно активировать по беспроводной сети, направляя на неё лазерный свет через кожу. Данный способ в настоящее время не так эффективен, как нагрев пружины электрическим током, но есть надежда, что это изменится после дальнейшего развития технологии.

Статья была опубликована в журнале Nature Materials.