Tel Aviv Universitys nya och banbrytande teknologi inger hopp bland människor som har tappat känseln i en lems nerver efter amputation eller skada. Tekniken involverar en liten sensor som implanteras i nerven på den skadade extremiteten, till exempel i fingret, och är direkt kopplad till en frisk nerv. Varje gång lemmen vidrör ett föremål, sensorn aktiveras och leder en elektrisk ström till den fungerande nerven, som återskapar känslan av beröring. Forskarna betonar att detta är en testad och säker teknik som är anpassad för människokroppen och som kan implanteras var som helst inuti den när kliniska prövningar har gjorts.

Tekniken utvecklades under ledning av ett team av experter från Tel Aviv University:Dr. Ben M. Maoz, Iftach Shlomy, Shay Divald, och Dr Yael Leichtmann-Bardoogo från Institutionen för biomedicinsk teknik, Fleischmans tekniska fakultet, i samarbete med Keshet Tadmor från Sagol School of Neuroscience och Dr Amir Arami från Sackler School of Medicine och Microsurgery Unit på avdelningen för handkirurgi vid Sheba Medical Center. Studien publicerades i tidskriften ACS Nano .

Forskarna säger att detta unika projekt började med ett möte mellan de två Tel Aviv University-kollegorna – den biomedicinska ingenjören Dr Maoz och kirurgen Dr Arami. "Vi pratade om de utmaningar vi möter i vårt arbete, " säger Dr Maoz, "och Dr. Arami delade med mig av svårigheten han upplever att behandla människor som har tappat känseln i ett eller annat organ till följd av skada. Det bör förstås att denna förlust av känsel kan bero på ett mycket brett spektrum av skador, från mindre sår – som att någon hackar en sallad och råkar skära sig med kniven – till mycket allvarliga skador. Även om såret kan läkas och den skadade nerven kan sys, i många fall förblir känseln skadad. Vi bestämde oss för att ta oss an denna utmaning tillsammans, och hitta en lösning som kommer att återställa taktil känsla för dem som har förlorat den."

På senare år har området för neurala proteser har gjort lovande utvecklingar för att förbättra livet för dem som har tappat känseln i sina lemmar genom att implantera sensorer i stället för de skadade nerverna. Men den befintliga tekniken har ett antal betydande nackdelar, såsom komplex tillverkning och användning, samt behovet av en extern strömkälla, till exempel ett batteri. Nu, forskarna vid Tel Aviv University har använt den senaste tekniken som kallas en triboelektrisk nanogenerator (TENG) för att konstruera och testa på djurmodeller en liten sensor som återställer den taktila känslan via en elektrisk ström som kommer direkt från en frisk nerv och inte Det kräver inte en komplicerad implantationsprocess eller laddning.

Forskarna utvecklade en sensor som kan implanteras på en skadad nerv under fingertoppen; sensorn ansluter till en annan nerv som fungerar korrekt och återställer en del av den taktila känslan till fingret. Denna unika utveckling kräver ingen extern strömkälla som elektricitet eller batterier. Forskarna förklarar att sensorn faktiskt arbetar på friktionskraft:närhelst enheten känner av friktion, den laddar sig själv.

Enheten består av två små plattor som är mindre än en halv centimeter gånger en halv centimeter stora. När dessa plattor kommer i kontakt med varandra, de frigör en elektrisk laddning som överförs till den oskadade nerven. När det skadade fingret rör vid något, beröringen släpper spänningar som motsvarar det tryck som appliceras på enheten — svag spänning för en svag beröring och stark spänning för en stark beröring — precis som i en normal känsel.

Forskarna förklarar att enheten kan implanteras var som helst i kroppen där den taktila känslan behöver återställas, och att den faktiskt går förbi de skadade sinnesorganen. Dessutom, enheten är tillverkad av biokompatibelt material som är säkert att använda i människokroppen, det kräver inget underhåll, implantationen är enkel, och själva enheten är inte synlig externt.

Enligt Dr Maoz, efter att ha testat den nya sensorn i labbet (med mer än en halv miljon fingertryck med enheten), forskarna implanterade det i fötterna på djurmodellerna. Djuren gick normalt, utan att ha upplevt någon skada på sina motoriska nerver, och testerna visade att sensorn tillät dem att svara på sensoriska stimuli. "Vi testade vår enhet på djurmodeller, och resultaten var mycket uppmuntrande, " avslutar Dr Maoz. "Nästa, vi vill testa implantatet på större modeller, och i ett senare skede implantera våra sensorer i fingrarna på människor som har förlorat förmågan att känna beröring. Att återställa denna förmåga kan avsevärt förbättra människors funktion och livskvalitet, och ännu viktigare, skydda dem från fara. Människor som saknar taktil känsla kan inte känna om deras finger krossas, bränt eller fruset."