この溶解可能なインプラントは、疼痛管理に革命をもたらす可能性があります| 革新

何百万人ものアメリカ人が苦痛を抱えて生きています。 痛みは健康の重要な指標となる可能性がありますが、衰弱させ、倦怠感、うつ病、生活の質の低下を引き起こす可能性もあります。 ジョンズホプキンス大学とジョージワシントン大学の研究者は、痛みが米国にかかると推定しました 5600億ドルから6350億ドル 2011年に。

1990年代に、製薬会社は答えがあったと主張しました：オピオイド。 これらの薬は中毒性がないことが保証された後、医師は患者の苦痛を和らげることを望んで、オピオイドを自由に処方しました。

しかし、オピオイドは中毒性が高く、医師がますます処方するにつれて、薬物乱用はエスカレートしました。 一部の患者は、処方薬を入手できなかったときにヘロインと合成オピオイドに目を向け、1999年から2019年の間に、オピオイドの過剰摂取によりほぼ死亡しました。 50万人 米国では2017年に、米国保健社会福祉省がオピオイドの流行を宣言しました。 公衆衛生上の緊急事態。

オピオイドの中毒性を発見して以来、科学者たちは痛みを和らげるためのより安全な代替品を探してきました。 ノースウェスタン大学の生物医学エンジニアであるジョンA.ロジャースは、体内の神経を冷却する埋め込み型の溶解可能なデバイスを作成した可能性があると考えています。

「痛みの管理は多くの状況で患者ケアの重要な側面であり、それは現在、さまざまな種類の鎮痛薬で達成されており、オピオイドがおそらく最も顕著です」と彼は言います。 「これらのスキームは痛みを取り除くのに非常に効果的ですが、さまざまな種類の副作用があります。それらの中で依存症の傾向が顕著です。」

代わりに、ロジャースと彼のチームは、痛みの強さに応じて、より的を絞った痛みの緩和を可能にするデバイスを設計できると考えました。 冷却を使用して、インプラントは脳と脊髄を体の残りの部分に接続する特定の末梢神経を麻痺させます。 この対策は、脳への痛みの信号を遮断し、体の特定の部分の痛みを効果的に調節します。

「寒い日に屋外にいたことのある人なら誰でも、手や指が冷えすぎると触覚が失われ始めることを知っています」と彼は説明します。 「あなたの指先はほとんどしびれます。 そして、私たちが利用しようとしているのは、まさにその冷却効果です。」

チームは、ロジャーズが人間の髪の毛よりわずかに大きい小さなチャネルが埋め込まれた「ラバーバンド」と呼ぶものを作成しました。 幅5mmのデバイスの片側は、神経を取り囲むカフのような構造で終わります。 もう1つは皮膚から出て、ポンプ装置に取り付けられます。これは、点滴の仕組みと似ています。 低温で沸騰する冷却液は、神経へのバンドの細いチャネルの1つにポンプで送られます。 それは別のチャネルを通って流れる乾燥窒素と出会い、すぐに蒸発して冷却効果を生み出します。 ガスは別のチャネルを通って逆流し、次に再凝縮してデバイスを再び通過し、閉ループシステムを形成します。 このデバイスは、本日発表された新しい研究で説明されています。 化学。

デバイスの内部には小さな温度センサーがあるため、ユーザーは冷却剤の流量を調整することで神経の温度を監視および制御できます。 神経を冷やしすぎると、組織が損傷する可能性があります。 温度センサーは4つの層で構成されています。 マグネシウムの層は、絶縁材料である二酸化ケイ素の2つの層と、接着剤として機能するその下の層によってカプセル化されています。

「電流はそのマグネシウム層（金属）を流れることができ、その金属の抵抗は温度の関数として変化します」とロジャーズは説明します。

デバイスはまた、体内で完全に溶解可能であり、外科的除去に伴うリスクを排除します。 溶解にかかる時間（通常は数日または数週間）は、使用する材料とその厚さによって異なります。 ロジャースは、体が吸収できる多くの電子機器を作成しました。 一時的なペースメーカー 2021年に。2013年に、彼は勝ちました スミソニアン 彼の作品に対する雑誌AmericanIngenuityAward。

研究者らは、足で終わる神経からの感覚信号を運ぶラットの坐骨神経でデバイスをテストしました。 ラットの足に圧力をかけることにより、ラットが付属肢を引っ込めるのに必要な力を測定しました。

「その考えは、足に麻痺する感覚を作り出すとき、その収縮反応を作り出すために、ますます強く押す必要があるということです」とロジャーズは言います。 「したがって、坐骨神経痛を冷却することにより、足に加える必要のある閾値圧力を約10倍に増やすことができます。」

現在、ロジャース氏は、次のステップは人体の生物学的側面を調べてデバイスの機能を改善することだと言います。 過冷却は神経損傷につながる可能性があるため、体の限界を理解することが重要です。

「冷却を停止した後、冷却を再開できるように神経が回復するのにどのくらい時間がかかりますか？」 彼は言い​​ます。 「これらは、人間がデバイスを使用する前に実施する最も重要な研究であると私が考える種類の研究です。」

ジョンウッドロンドン大学ユニバーシティカレッジの神経生物学者である、は、この鎮痛法にもっと懐疑的です。 ウッドは、全身の神経から脊髄に痛みの信号を中継するのに重要なNav1.8を含む痛みの経路を研究しています。

「多くの慢性疼痛症候群の世界的な性質を考えると、このアプローチは魅力的ではないと思います」とウッドは電子メールで書き、埋め込み型デバイスは「問題がある」と付け加えました。

ウッド氏によると、錠剤の形で投与される製薬会社VertexのNav1.8阻害剤のような薬は、人間に強い痛みを和らげる効果を示しています。 最近、頂点 発表 Nav1.8阻害剤であるVX-548は、2種類の手術後の急性疼痛の第2相試験でプラセボを上回りました。

「これははるかに大きな進歩です」と彼は書いています。

Rogersは、どのインプラントにもリスクが伴うことに同意しますが、彼のチームはエンジニアリングを通じてリスクを最小限に抑えようとしました。 一枚の紙と同じくらいの厚さの柔らかい輪ゴムのような構造は、神経を取り巻く筋肉組織とともに自然に動き、デバイスの溶解性は、除去によって神経を損傷するリスクを最小限に抑えます、と彼は言います。

このデバイスを使用すると、ユーザーは自分の痛みの緩和を調整できます。これは、ロジャーズが主な利点として説明しています。

「これは、あらゆる種類の医薬品ベースのアプローチにはなく、非常に的を絞った方法で提供されるあらゆる種類のエンジニアリング制御を提供します」と彼は説明します。 「したがって、多くの種類の鎮痛薬の場合のように全身を駆け巡る代わりに、このデバイスは実際には、痛みの感覚を抑えることに関連する体の部分にのみ作用します。」

フロリダ大学ScrippsBiomedicalResearchの生化学者であるLauraBohnは、このデバイスを「斬新」かつ「革新的」と呼んでいます。 痛みにはさまざまな角度からアプローチする必要があると彼女は言います。 「非常に多くの種類の痛みがあるように、それを調整するための非常に多くの種類のメカニズムがあります」と彼女は説明します。

ボンは、痛みや依存症を治療する新しい方法を見つけることを期待して、オピオイド、セロトニン、カンナビノイドなど、体内の受容体がどのように機能するかを研究しています。 「ツールが多ければ多いほど、治療法を改善する機会が増えます」と彼女は付け加えます。 「誰もがオピオイドを交換しようとしていると思いますが、適切に使用すれば、個人的にはまだオピオイドの余地があると思います。 ですから、これはツールボックスを構築するためのもう1つのステップだと思います。」

Rogersは、このデバイスを病院で手術後の急性の痛みに使用できると考えています。 外科医は、手術の終わりに向かってデバイスを挿入し（患者がすでに切り開かれている場合）、手術部位を縫合し、チューブを皮膚から引き上げてポンプに取り付けたままにします。 次に、患者は一定期間外部ポンプ装置につながれます。

遠い将来、彼は、より多くのエンジニアリングが必要になるものの、患者が自宅で使用できるようにシステムを適応させることができると考えています。

「私たちはかなり興奮していますが、同時に、実行する必要のある追加の作業があることを理解しています」と彼は言います。 「痛みのオンとオフを切り替えることができるのは素晴らしいことだと思います。おそらくこれは、それを行うための1つのアプローチです。」

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