Il seguente manoscritto descrive un nuovo metodo per lo sviluppo di un sistema biologico di feedback neurale a circuito chiuso chiamato interfaccia nervo periferica rigenerativa composita (C-RPNI). Questo costrutto ha la capacità di integrarsi con i nervi periferici per amplificare i segnali motori efferenti, fornendo allo stesso tempo un feedback sensoriale afferente.
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Articolo metodologico
Fabbricazione dell'interfaccia nervo periferica rigenerativa composita (C-RPNI) nel ratto adulto
In questo articolo
Sommario
Abstract
Recenti progressi nella neuroprotesi hanno permesso a coloro che vivono con perdita di estremità di riprodurre molte funzioni native all'estremità assente, e questo è spesso realizzato attraverso l'integrazione con il sistema nervoso periferico. Purtroppo, i metodi attualmente impiegati sono spesso associati a danni significativi ai tessuti che impediscono un uso prolungato. Inoltre, questi dispositivi spesso mancano di alcun grado significativo di feedback sensoriale in quanto la loro costruzione complessa smorza eventuali vibrazioni o altre sensazioni da cui un utente potrebbe aver precedentemente dipeso quando utilizza protesi più semplici. L'interfaccia nervo periferica rigenerativa composita (C-RPNI) è stata sviluppata come costrutto biologico stabile con la capacità di amplificare i segnali nervomotori efferenti, fornendo al contempo un feedback sensoriale afferente simultaneo. Il C-RPNI è costituito da un segmento di innesto dermico e muscolare libero fissato intorno a un bersaglio nervoso sensoriale misto, con reinnervazione del nervo motorio preferenziale dell'innesto muscolare e reinnervazione del nervo sensoriale dell'innesto dermico. Nei ratti, questo costrutto ha dimostrato la generazione di potenziali di azione muscolare composti (CMAP), amplificando il segnale del nervo bersaglio dal livello di micro- mill-volt, con rapporti segnale-rumore in media circa 30-50. La stimolazione del componente dermico del costrutto genera potenziali composti di azione nervosa sensoriale (CSTR) al nervo prossimale. Come tale, questo costrutto ha promesso utilità futura verso la realizzazione della protesi ideale e intuitiva.
Introduzione
Le amputazioni dell'estremità interessano quasi 1 su 190 americani1e si prevede che la loro prevalenza aumenterà da 1,6 milioni attuali a oltre 3,6 milioni entro il 20502. Nonostante l'uso documentato per oltre un millennio, la protesi ideale deve ancora essere realizzata3. Attualmente, esistono protesi complesse in grado di molteplici manipolazioni articolari con il potenziale di riprodurre molte funzioni motorie dell'estremità nativa4,5. Tuttavia, questi dispositivi non sono considerati intuitivi in quanto il movimento protesico desidera....
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Protocollo
Tutti gli esperimenti sugli animali vengono eseguiti sotto l'approvazione del Comitato per l'uso e la cura degli animali dell'Università del Michigan.
NOTA: ai ratti donatori è consentito l'accesso gratuito al cibo e all'acqua prima delle procedure di donazione di pelle e muscoli. L'eutanasia viene eseguita in anestesia profonda seguita da iniezione di cloruro di potassio intra-cardiaco con un metodo secondario di pneumotorace bilaterale. Qualsiasi ceppo di ratto può teoricamente essere utilizzato con questo esperimento; tuttavia, il nostro laboratorio ha ottenuto risultati costanti sia nei ratti Fischer F344 maschi che femmine (200-250 g) ....
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Risultati
La fabbricazione del costrutto è considerata infruttuosa se i ratti sviluppano un'infezione o non sopravvivono all'anestesia chirurgica. Ricerche precedenti hanno indicato che questi costrutti richiedono circa tre mesi per riscolitare e reinnervare2,3,17,36. Dopo il periodo di recupero di tre mesi, è possibile eseguire il test di costruzione per esaminare la fat.......
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Discussione
Il C-RPNI è un nuovo costrutto che fornisce l'amplificazione simultanea dei segnali motori di un nervo bersaglio con fornitura di feedback sensoriale afferente. In particolare, il C-RPNI ha un'utilità unica per coloro che vivono con amputazioni prossimali in quanto i loro fascicoli motori e sensoriali non possono essere facilmente separati meccanicamente durante l'intervento chirurgico. Invece, il C-RPNI utilizza le proprietà di reinnervazione preferenziale intrinseche del nervo stesso per incoraggiare la reinnervazione .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno divulgazioni.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare Jana Moon per l'assistenza tecnica esperta. Gli studi presentati in questo documento sono stati finanziati attraverso una sovvenzione R21 (R21NS104584) a SK.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| #15 Bisturi | Aspen Surgical, Inc | Ref 371115 | Lame chirurgiche in acciaio al carbonio Rib-Back (#15) |
| Sutura cromica 4-0 | Ethicon | SKU# 1654G | P-3 Ago da taglio inverso |
| 5-0 Sutura cromica | Ethicon | SKU# 687G | P-3 Ago da taglio inverso |
| 6-0 Sutura Ethilon | Ethicon | SKU# 697G | P-1 Ago da taglio inverso (sutura in nylon) |
| 8-0 Sutura monofilamento | AROSurgica | T06A08N14-13 | Sutura monofilamento in poliammide nera su ago conico filettato |
| Ratti sperimentali | Envigo | F344-NH-sd | I ratti sono Fischer F344 Ceppo |
| Fluriso (isofluorano) | VetOne | 13985-528-40 | anestetico per inalazione |
| Trapano ad alta velocità con Stone | Master Mechanic | Modello 151369 | Utensile rotante portatile; il kit viene fornito con più pietre a grana fine |
| Ossigeno | Gas criogenici | UN1072 | Bombole di ossigeno standard per uso medico |
| Cloruro di potassio | APP Pharmaceuticals | 63323-965-20 | Forma iniettabile, 2 mEq/mL |
| Iodio povidone USP | MediChoice | 65517-0009-1 | topica al 10%, può utilizzare un flacone per più preparazioni chirurgiche |
| Unguento oftalmico Puralube Vet | Dechra | 17033-211-38 | Unguento protettivo corneale da utilizzare durante |
| la procedura Rimadyl (Caprofen) | Zoetis, Inc. | NADA# 141-199 | Stereomicroscopio in forma iniettabile, 50 mg/mL |
| Leica | M60 | L'utente può regolare l'ingrandimento in base alle proprie preferenze | |
| Strumenti chirurgici | Strumenti per le scienze fini | Vari | L'utente può scegliere gli strumenti in base alle preferenze personali o tra quelli attualmente disponibili nel proprio laboratorio |
| Unguento antibiotico triplo | MediChoice | 39892-0830-2 | L'unguento viene fornito in bustine sterili e usa e getta VaporStick |
| 3 | Surgivet | V7015 | Torre per anestesia con spazio per isofluorane e bomboletta di ossigeno |
| Webcol Alcohol Prep | Coviden | Ref 6818 | Salviette per la preparazione dell'alcol; utilizzare una nuova salvietta per ogni preparazione |
Riferimenti
- Biddiss, E. A., Chau, T. T. Upper limb prosthesis use and abandonment: A survey of the last 25 years. Prosthetics and Orthotics International. 31 (3), 236-257 (2007).
- Kung, T. A., et al.
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Ristampe e permessi
