Fabrication de l’interface nerveuse périphérique régénératrice composite (C-RPNI) chez le rat adulte

Résumé

Le manuscrit suivant décrit une nouvelle méthode pour développer un système biologique de rétroaction neuronale en boucle fermée appelé interface nerveuse périphérique régénérative composite (C-RPNI). Cette construction a la capacité d’intégrer avec les nerfs périphériques pour amplifier les signaux moteurs efferent tout en fournissant simultanément une rétroaction sensorielle afférente.

Résumé

Les progrès récents dans les neuroprothèses ont permis à ceux qui vivent avec la perte d’extrémité de reproduire beaucoup de fonctions indigènes à l’extrémité absente, et ceci est souvent accompli par l’intégration avec le système nerveux périphérique. Malheureusement, les méthodes actuellement employées sont souvent associées à des dommages importants de tissu qui empêchent l’utilisation prolongée. En outre, ces dispositifs manquent souvent de tout degré significatif de rétroaction sensorielle que leur construction complexe amortit toutes les vibrations ou d’autres sensations d’un utilisateur peut avoir déjà dépendu lors de l’utilisation de prothèses plus simples. L’interface nerveuse périphérique régénératrice composite (C-RPNI) a été développée comme une construction stable et biologique avec la capacité d’amplifier les signaux efferents de nerf moteur tout en fournissant la rétroaction sensorielle afferent simultanée. Le C-RPNI se compose d’un segment de greffe cutanée et musculaire libre fixée autour d’un nerf sensorimoteur mixte cible, avec la réinnervation préférentielle de nerf moteur de la greffe de muscle et de la réinnervation sensorielle de nerf de la greffe cutanée. Chez les rats, cette construction a démontré la génération de potentiels d’action musculaire composé (CMAPs), amplifiant le signal du nerf cible du niveau micro-à milli-volt, avec des rapports signal-bruit en moyenne d’environ 30-50. La stimulation de la composante cutanée de la construction génère des potentiels d’action sensorielle composé de nerf (CSNAPs) au nerf proximal. En tant que tel, cette construction a une utilité future prometteuse vers la réalisation de l’idéal, prothèse intuitive.

Introduction

Les amputations d’extrémité affectent près d’un Américain sur 190¹, et leur prévalence devrait augmenter de 1,6 million aujourd’hui à plus de 3,6 millions d’ici 2050². Malgré une utilisation documentée depuis plus d’un millénaire, la prothèse idéale n’a pas encore été réalisée³. Actuellement, il existe des prothèses complexes capables de multiples manipulations articulaires avec le potentiel de reproduire de nombreuses fonctions motrices de l’extrémité indigène^4,5. Cependant, ces dispositifs ne sont pas considérés comme intuitifs car le mo....

Protocole

Toutes les expériences sur les animaux sont effectuées sous l’approbation du Comité sur l’utilisation et le soin des animaux de l’Université du Michigan.

REMARQUE : Les rats donneurs ont accès gratuitement à la nourriture et à l’eau avant les procédures de don de la peau et des muscles. L’euthanasie est réalisée sous anesthésie profonde suivie d’une injection intra-cardiaque de chlorure de potassium avec une méthode secondaire de pneumothorax bilatéral. Toute souche de rat peut théoriquement être utilisée avec cette expérience; cependant, notre laboratoire a obtenu des résultats cohérents chez les rats Fischer F344 mâles et femelles (200-25....

Résultats

La fabrication de construction est considérée infructueuse si les rats développent une infection ou ne survivent pas à l’anesthésie chirurgicale. Des recherches antérieures ont indiqué que ces constructions nécessitent environ trois mois pour revasculariser et réinnervate^2,3,17,36. Après la période de récupération de trois mois, des essais de construction peuven.......

Discussion

Le C-RPNI est une nouvelle construction qui fournit une amplification simultanée des signaux efferents moteurs d’un nerf cible avec une rétroaction sensorielle afférente. En particulier, le C-RPNI a une utilité unique pour ceux qui vivent avec des amputations proximales que leur moteur et fascicles sensoriels ne peuvent pas facilement être mécaniquement séparés pendant la chirurgie. Au lieu de cela, le C-RPNI utilise les propriétés de réinnervation préférentielles inhérentes du nerf lui-même pour encourager la réinnervat.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
#15 Scalpel	Aspen Surgical, Inc	Ref 371115	Lames chirurgicales en acier au carbone Rib-Back (#15)
4-0 Suture chromique	Ethicon	SKU# 1654G	P-3 Aiguille de coupe inversée
5-0 Suture chromique	Ethicon	SKU# 687G	P-3 Aiguille de coupe inversée
6-0 Suture Ethicon		SKU# 697G	P-1 Aiguille de coupe inversée (suture en nylon)
8-0 Suture monofilament	AROSurgical	T06A08N14-13	Suture monofilament en polyamide noir sur aiguille conique filetée
Rats expérimentaux	Envigo	F344-NH-sd	Les rats sont des Fischer F344 Strain
Fluriso (Isofluorane)	VetOne	13985-528-40	Micro-moteur anesthésique par inhalation
Perceuse à grande vitesse avec	mécanicien	de pierre Modèle 151369	Outil rotatif portatif ; le kit est livré avec plusieurs pierres à grain fin
Oxygène	Gaz cryogéniques	UN1072	Bouteilles d’oxygène standard de qualité médicale
Chlorure de potassium	APP Pharmaceuticals	63323-965-20	Forme injectable, 2 mEq/mL
Povidone Iode USP	MediChoice	65517-0009-1	Solution topique à 10 %, peut utiliser une bouteille pour plusieurs préparations chirurgicales
Puralube Vet Pommade ophtalmique	Dechra	17033-211-38	Pommade protectrice cornéenne à utiliser pendant
la procédure Rimadyl (Caprofen)	Zoetis, Inc.	NADA# 141-199	Forme injectable, 50 mg/mL
Stéréomicroscope	Leica	Modèle M60	L’utilisateur peut ajuster le grossissement à ses préférences
Instruments chirurgicaux	Outils de sciences fines	Divers	L’utilisateur peut choisir des instruments en fonction de ses préférences personnelles ou de ce qui est actuellement disponible dans son laboratoire
Pommade antibiotique	triple MediChoice	39892-0830-2	La pommade se présente sous forme de sachets stériles et jetables
VaporStick 3	Surgivet	V7015	Tour d’anesthésie avec espace pour bouteille d’isofluorane et d’oxygène
Webcol Alcohol Prep	Coviden	Ref 6818	Lingettes de préparation à l’alcool ; utilisez une nouvelle lingette pour chaque préparation