Internationale Zeitschrift für Physikalische Medizin und Rehabilitation
Offener Zugang

Abstrakt

Bewertung der Nervenregeneration durch ein neuartiges Mikrokanal-Array

Benjamin Maimon, Anthony N. Zorzos, Katherine Song, Rhyse Bendell, Ron Riso und Hugh Herr

Fortschritte in der Robotertechnologie haben eine deutliche Verbesserung der klinischen Wirksamkeit von Prothesen für Personen mit Amputationen der oberen und unteren Extremitäten ermöglicht. Es bleiben jedoch noch erhebliche Herausforderungen bei der Herstellung einer biomimetischen bidirektionalen neuronalen Kommunikation zwischen Amputierten und ihren extern angetriebenen Prothesen. Regenerative periphere Nervenschnittstellen können eine hochauflösende Alternative zu herkömmlichen Nervenschnittstellentechnologien bieten, da sie das einzigartige Potenzial haben, eine verbesserte bioräumliche Auflösung sowohl für die Steuerung als auch für das Feedback einer extern angetriebenen Prothese zu bieten. Hier präsentieren wir drei aktive 3D-Mikrokanal-Arrays mit 16–20 Kanälen und jeweils 200 μm x 200 μm: ein passives (ohne integrierte Elektroden), ein aktives (mit integrierten Elektroden) und ein aktives mit einem porösen Kollagengerüst. Mit dem Array zwischen proximalen und distalen Nervenstümpfen bewerten wir ihre Wirksamkeit bei der Regeneration des N. tibialis in vivo bei Ratten (N=4) und Frettchen (N=4). Mithilfe der Immunfluoreszenz berichten wir von einer robusten gemischten sensorischen und motorischen Nervenregeneration durch die Mikrokanäle bei allen Ratten und einer schwachen Regeneration bei 2 von 4 Frettchen. Dies deutet sowohl auf eine Variabilität der Regeneration zwischen den Arten als auch auf den fehlenden Nutzen von axial ausgerichtetem Kollagen bei der Verbesserung der Nervenregeneration von Frettchen durch Mikrokanäle hin.