Fabbricazione dell'interfaccia nervo periferica rigenerativa composita (C-RPNI) nel ratto adulto

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.

Il nostro protocollo è significativo in quanto consente l'amplificazione simultanea del segnale nervoso motorio insieme alla fornitura di una stimolazione nervosa sensorialefferente attraverso l'utilizzo di un'interfaccia nervosa periferica biologica. Questa tecnica può fornire un dispositivo protesico simile alla vita per coloro che hanno amputazioni in quanto il C-RPNI consente il controllo simultaneo del motore e il feedback sensoriale all'interno della stessa interfaccia nervosa periferica. Molti di coloro che vivono con amputazioni abbandonano i dispositivi neuroprotesi avanzati perché i dispositivi mancano di un controllo intuitivo e di un feedback sensoriale significativo.

Questa tecnica fornisce entrambi e può prevenire l'abbandono del dispositivo protesico. Questa tecnica potrebbe essere applicata a individui con arti deboli o assenti o deficit sensoriali fornendo ulteriori informazioni sui sistemi di feedback che forniscono un controllo preciso e intuitivo delle estremità. Eseguire un intervento chirurgico sui nervi periferici è difficile in quanto c'è poco margine di errore.

L'uso di strumenti di alta qualità e la pratica spesso sono i modi migliori per garantire il successo. Le tecniche chirurgiche sono incredibilmente difficili da trasmettere e da imparare da un formato letterario. Osservare ogni singolo passaggio coinvolto nella fabbricazione del costrutto è la chiave per padroneggiare il metodo.

Per preparare un innesto cutaneo, dopo aver confermato una mancanza di risposta al dito del piedi, applicare un unguento agli occhi del ratto anestetizzato. Usando i tosaerba, radere l'intero arto posteriore inferiore, la regione della caviglia e i lati della zampa. Disinfettare l'arto posteriore selezionato nella superficie plantare della zampa con una soluzione sequenziale alcol-iodopovidone e pulizia dell'alcol.

Utilizzando un trapano portatile ad alta velocità a micromotore con una pietra di lucidatura della grana fine rotonda rimovibile, sbavare la superficie plantare della zampa per rimuovere l'epidermide a una velocità di 4.000 giri al minuto applicando gocce di soluzione salina in modo da non bruciare la pelle. Il derma sottostante avrà un aspetto lucido con sanguinamento millimetro. Applicare un laccio emostatico agli arti inferiori per rallentare il flusso sanguigno e utilizzare un bisturi numero 15 per rimuovere bruscamente la pelle plantare.

Posizionare la pelle in garza inumidita salina per prevenire l'essiccazione e applicare un involucro di garza sul piede sanguinante per rallentare l'emorragia. Posizionare la pelle al microscopio sezionante e utilizzare microscissori per rimuovere qualsiasi tessuto tendinoso e connettivo dallo strato profondo dell'innesto cutaneo. L'innesto dermico assottigliato dovrebbe essere leggermente opaco, contenere solo derma e misurare circa 0,5 per un centimetro di dimensione.

Quindi posizionare il tessuto in un nuovo pezzo di garza inumidita salina fino a costruire la fabbricazione. Per preparare un innesto muscolare, utilizzare un bisturi numero 15 per fare un'incisione longitudinale lungo l'aspetto anteriore dell'arto posteriore inferiore da appena sopra la caviglia a appena sotto il ginocchio. Sezionare attraverso il tessuto sottocutaneo per esporre la muscolatura sottostante.

All'aspetto distale dell'incisione, esporre gli inserimenti tendinosi della muscolatura dell'arto inferiore. La tibialis anteriore è tipicamente la più grande e la più anteriore dei muscoli. Appena sotto e posteriore a questo muscolo si trova l'estensore digitorum longus.

Per isolare il tendine distale extensor digitorum longus dagli altri tendini della zona, inserire entrambi i denti di una forza sotto il tendine e aprire le forcep per esertare la pressione verso l'alto per causare escursioni al tendine. La manipolazione del tendine dovrebbe causare l'estensione simultanea di tutte le dita dei piedi. Usa le forbici affilate dell'iride per eseguire una tenotomia distale e usa le tenomoties per separare senza mezzi termini il muscolo dal tessuto circostante lavorando prossimalmente per trovare l'origine tendinoso.

Una volta che il tendine prossimale può essere visualizzato, utilizzare le forbici dell'iride per eseguire una seconda tenotomia e posizionare l'innesto muscolare in una garza inumidita salina. Per l'isolamento e la preparazione del comune nervo peroneale, radere una coscia e disinfettare la pelle esposta con una pulizia sequenziale alcol-betadina-alcol. Posizionare il ratto anestetizzato su una pastiglia riscaldante al microscopio chirurgico e contrassegnare l'incisione da appena distale alla tacca sciatica alla porzione inferiore del ginocchio inferiore e angolata lontano dal femore.

Quindi usa un bisturi numero 15 per fare un'incisione lungo il segno attraverso la fascia del bicipite femoris sottostante. Sezionare attentamente attraverso il muscolo bicipite femoris allo spazio sottostante il bicipite femoris. Dopo l'identificazione del comune nervo peroneale, utilizzare micro forcep e microscissori a punta fine per isolare attentamente il nervo peroneale comune dagli altri rami sciatici.

Rimuovere distally qualsiasi tessuto connettivo persistente e nel punto in cui il nervo attraversa la superficie del ginocchio, trascritti bruscamente il nervo con un paio di microscissori. Quindi liberare con cura qualsiasi tessuto connettivo rimanente dal comune nervo peroneale e lavorare prossimamente per liberare il nervo a una lunghezza di circa due centimetri. I nervi sono delicati e piccoli errori possono causare deficit funzionali duraturi.

La pratica frequente, gli strumenti chirurgici precisi e il posizionamento e il supporto ideali delle mani sono fondamentali per padroneggiare questa tecnica. Per fabbricare il costrutto C-RPNI, posizionare l'innesto muscolare sotto il microscopio sezionante e rimuovere tutto il tessuto tendinoso centrale e un piccolo segmento centrale dell'epimisio lasciando intatte le estremità tendinee. Utilizzo di un 8-0 sutura di nylon e due punti interrotti, fissare l'epineurium dell'estremità trasected del comune nervo peroneale all'area dell'innesto muscolare privo di epimisio su entrambi i lati del nervo.

Fissare l'innesto muscolare al periostio femore con un singolo punto interrotto in nylon 6-0 sia prossimamente che distally con la giunzione muscolare nervosa rivolta lontano dal femore. Posizionare un 8-0 punto di nylon al margine centrale inferiore dell'epimisio dell'innesto muscolare fissarlo al comune epineurium nervoso peroneale in modo da creare lassismo nel nervo all'interno dell'innesto muscolare. Posizionare l'innesto cutaneo sull'innesto muscolare in modo che copra completamente il nervo e la maggior parte del muscolo con il margine profondo del derma appoggiato sul muscolo.

Tagliare qualsiasi derma che si estende oltre il bordo del muscolo e utilizzare 8-0 suture interrotte in nylon per fissare circonferenzialmente l'innesto cutaneo all'innesto muscolare. Chiudi la fascia biceps femoris sul costrutto in modo running con sutura cromatica 5-0 e chiudi la pelle sovrascrivere con una sutura cromatica 4-0 in modo running. Quindi scambiare l'area chirurgica con un tampone alcolico e applicare un unguento antibiotico prima di consentire al ratto di riprendersi con fonti di cibo e acqua separate dai compagni di gabbia con il monitoraggio fino alla piena reclinazione.

In caso di successo, l'esposizione chirurgica dei costrutti dopo tre mesi rivelerà muscoli e pelle rivascolarizzati e una delicata spremitura del comune nervo peroneico con forcep prossimali al costrutto si tradurrà in una contrazione muscolare visibile. L'analisi istologica dovrebbe dimostrare la pelle, il nervo e i muscoli vitali. L'immunosocienza rivelerà anche la re-innervazione motoria e sensoriale dei nervi rispettivamente alle loro giunzioni neuromuscolari e agli organi finali sensoriali.

I test elettrofisiologici possono essere eseguiti su questi costrutti in vivo come dimostrato, ad esempio a tre e nove mesi dopo la fabbricazione di C-RPNI. Qui, vengono mostrati i potenziali di azione muscolare composti singoli e sommatori e i potenziali di azione nervosa sensoriale composta ottenuti durante i test elettrofisiologici in un formato grafico. I risultati non ottimali all'innesto muscolare sono indicati da segnali attenuati che mancano della caratteristica forma d'onda potenziale di azione muscolare composta.

I risultati non ottimali a livello della componente dermica di solito comportano uno smorzamento della forma d'onda con rumore di fondo significativo. Strumenti di buona qualità sono fondamentali. Le forbici devono essere affilate e le forcep devono essere affilate per facilitare una manipolazione estremamente precisa degli innesti dermici e del nervo senza danni.

Dopo la fabbricazione, questo metodo può essere utilizzato nelle indagini elettrofisiologiche per caratterizzare ulteriormente le capacità di segnalazione fornendo maggiori informazioni sui cicli di feedback efferenti efferenti. Sebbene il C-RPNI consenta un feedback sensoriale, non è chiaro se sia possibile stabilire un sistema di feedback a circuito chiuso per la propriocezione. Al momento stiamo affrontando questa domanda in laboratorio.