Kjøler bort smerten: Pusan ​​National Univers

På grunn av deres høye effekt, brukes opioider mye for behandling av nevropatisk smerte, til tross for den økende forekomsten av opioidavhengighet og dødsfall på grunn av overdose. For å unngå disse bivirkningene er det et presserende behov for smertebehandlingsmetoder som kan erstatte opioidbruk.

Det er velkjent at kalde temperaturer bedøver følelsen i nervene våre. Bevis tyder på at avkjøling av perifere nerver faktisk kan redusere hastigheten og amplituden til nevrale signaler som forårsaker smerte, noe som fører til smertelindring. Det som er bra med denne tilnærmingen er at hvis den blir mulig, vil den være fullstendig reversibel og ikke-avhengighetsskapende.

For dette formål utviklet et team av forskere ledet av professor Min-Ho Seo fra Pusan ​​National University en myk, bioresorberbar, implanterbar enhet med potensial til å kjøle ned perifere nerver på en minimalt invasiv, fokusert måte. “Forskere visste allerede at lave temperaturer kunne bedøve nervene i kroppen. Men å demonstrere dette fenomenet med en liten enhet på klinisk nivå var ikke en lett oppgave“, sa prof. Seo mens han diskuterte studien, som var publisert i bind 377 utgave 6601 av Vitenskap 30. juni 2022.

For å utvikle enheten designet teamet et mikrofluidikksystem dannet med et bioresorberbart materiale – poly(oktandiolcitrat) – med sammenkoblinger som fører en flytende kjølevæske til et serpentinkammer. For å toppe det, ble en magnesiumtemperatursensor for temperaturovervåking i sanntid integrert i den distale enden. Intensiteten og lokaliseringen av kjøleeffekten ble regulert av perfluorpentan (PFP) og tørr nitrogengass (N)₂)—de to komponentene i den flytende kjølevæsken, samt geometrien til serpentinkammeret.

Deretter testet teamet enheten ved å implantere den i isjiasnervene til levende rottemodeller med nevropatisk smerte assosiert med spart nerveskade. Etter en tre ukers evaluering fant teamet at enheten med hell leverte kjølekraft til de perifere nervene til rottene, noe som førte til en reduksjon i smertene deres. Heldigvis skjedde leveringen av kjølekraften på en minimalt invasiv, stabil og presis måte. Dessuten var denne applikasjonen lokalisert og reversibel, og forble effektiv i nesten 15 minutter i løpet av en økt.

Etter å ha blitt nedsenket i fosfatbufret saltvannsløsning ved 75°C, ble enheten, som var laget av bioresorberbare materialer, oppløst innen 20 dager og ble eliminert i løpet av omtrent 50 dager. Disse funnene antyder at det har potensial til å naturlig nedbrytes og resorberes i menneskekroppen.

Så, hva er de fremtidige bruksområdene til denne enheten? “Den utviklede enheten kan brukes til å behandle smerte etter operasjon. Siden den er koblet til en ekstern væske- og strømkilde som en kommersiell intravenøs (IV) enhet, kan den enkelt kontrolleres av pasienten. På denne måten vil vår implanterbare enhet være i stand til å gi målrettet og individualisert lindring uten ulempene med vanedannende smertestillende medisiner“, sa Prof. Seo som svar.

Med en slik fremgang på gang vil pasienter med nevropatiske smerter endelig kunne få trygg og bærekraftig behandling, uten risiko for uønskede effekter forbundet med opioidbruk!

***

Referanse

GJØR JEG: https://doi.org/10.1126/science.abl8532

Forfattere: Jonathan T. Reeder^1,2,3Zhaoqian Xie^4,5Quansan Yang^3,6†, Min-Ho Seo^2,3,7†, Ying Yan⁸Yujun Deng⁹Katherine R. Jinkins³Siddharth R. Krishnan^2,3Claire Liu^3,10Shannon McKay¹⁰Emily Patnaude¹⁰Alexandra Johnson¹⁰Zichen Zhao^4,5Moon Joo Kim¹¹§, Yameng Xu¹²Ivy Huang^2,3Raudel Avila⁶Christopher Felicelli^{1. 3}Emily Ray¹⁴Xu Guo^4,5Wilson Z. Ray^8,14Yonggang Huang^2,3,6,15Matthew R. MacEwan^8,14John A. Rogers^{2,3,6,10,16,17,18}

Tilknytninger:

¹Knight Campus for Accelerating Scientific Impact, University of Oregon, Eugene, OR, USA

²Institutt for materialvitenskap og ingeniørvitenskap, Northwestern University, Evanston, IL, USA

³Querrey Simpson Institute for Bioelectronics, Northwestern University, Evanston, IL, USA

⁴State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Department of Engineering Mechanics, Dalian University of Technology, Dalian, Kina

⁵Ningbo Institute of Dalian University of Technology, Ningbo, Kina

⁶Institutt for maskinteknikk, Northwestern University, Evanston, IL, USA

⁷School of Biomedical Convergence Engineering, College of Information and Biomedical Engineering, Pusan ​​National University, Busan, Republikken Korea.

⁸Institutt for nevrologisk kirurgi, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO, USA

⁹State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, Kina

¹⁰Institutt for biomedisinsk ingeniørvitenskap, Northwestern University, Evanston, IL, USA

¹¹Institutt for kjemiteknikk, Northwestern University, Evanston, IL, USA

¹²Institute of Materials Science and Engineering, Washington University, St. Louis, MO, USA

^{1. 3}Institutt for patologi, Northwestern University, Evanston, IL, USA ¹⁴Institutt for biomedisinsk ingeniørvitenskap, Washington University, St. Louis, MO, USA

¹⁵Institutt for sivil- og miljøteknikk, Northwestern University, Evanston, IL, USA

¹⁶Institutt for kjemi, Northwestern University, Evanston, IL, USA

¹⁷Institutt for elektroteknikk og informatikk, Northwestern University, Evanston, IL, USA

¹⁸Avdeling for nevrologisk kirurgi, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Evanston, IL, USA

Om Pusan ​​National University
Pusan ​​National University, som ligger i Busan, Sør-Korea, ble grunnlagt i 1946, og er nå nr. 1 nasjonalt universitet i Sør-Korea innen forskning og utdanningskompetanse. Multicampus-universitetet har også andre mindre campus i Yangsan, Miryang og Ami. Universitetet er stolt av prinsippene om sannhet, frihet og service, og har omtrent 30 000 studenter, 1200 professorer og 750 fakultetsmedlemmer. Universitetet er sammensatt av 14 høyskoler (skoler) og en uavhengig avdeling, med 103 avdelinger i alt.

Nettsted: https://www.pusan.ac.kr/eng/Main.do

Om adjunkt Min-Ho Seo
Dr. Min-Ho Seo mottok sin BS-grad (Magna cum laude, 2011) i nanomekatronikkingeniør fra Pusan ​​National University og hans MS og Ph.D. grader (henholdsvis 2013 og 2018) i elektroteknikk fra Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). Mellom 2018 og 2019 var han postdoktor ved Information and Electronics Research Institute ved KAIST, hvoretter han fra 2019 til 2020 begynte i Center for Bio-integrated Electronics ved Northwestern University i USA som postdoktor.

Siden 2020 har han vært tilknyttet School of Biomedical Convergence Engineering, Pusan ​​National University, hvor han jobber som adjunkt. Hans forskningsinteresser inkluderer nano/mikroelektromekaniske systemer, biomedisinske enheter og elektronikk, fleksibel og bærbar elektronikk, og fysiske, kjemiske, hydrogen og optiske sensorenheter og elektronikk.

Lab-nettsted: http://sites.google.com/view/mhseogroup

ORCID ID: Prof. Min-Ho Seo:0000-0002-9990-9227

---

---