ENGINEERINGNET -- Een prothese die net zo soepel beweegt en natuurlijk aanvoelt als haar echte tegenhanger: het is de droom van iedereen die ooit een ledemaat verloor. Een doorbraak in de technologie zou die droom kunnen waarmaken.
De grootste hindernis is het menselijk lichaam, en dan meer bepaald de zenuwen. Perifere zenuwen die gekwetst werden door een amputatie verzenden of ontvangen niet langer signalen waarop we elke dag vertrouwen. Ze verbinden met kunstmatige ledematen is dus allesbehalve een makkelijke taak.
Een team van onderzoekers van het Amerikaanse Sandia National Laboratories gelooft dat ze die hindernis nu hebben overwonnen. Hun onderzoek bevindt zich nog in een vroeg stadium, maar als het succesvol blijkt kunnen ze 'steigers' (scaffolds) ontwikkelen die aanvoelen en bewegen als echte ledematen. Ze zouden ook koud van warm kunnen onderscheiden.
“Wanneer we het communicatieprobleem oplossen tussen ledemaat en prothese, geven we mensen hun lichaam terug”, vertelt dokter Shawn Dirk, een van de onderzoekers.
De onderzoekers ontwikkelden een synthetische substantie die als steiger dient. De artificiële structuur kan weefselgroei ondersteunen; op die manier worden beschadigde zenuwen met de robotische ledematen verbonden.
In het verleden werd al erg veel tijd en geld geïnvesteerd naar zulk onderzoek. “Maar,” beweert Dirk, “ze gebruikten geen technologie die compatibel was met zenuwvezels. Zenuwen moeten groeien en rondbewegen; ze integreren niet zo goed wanneer ze de hele tijd stil liggen.”
De onderzoekers testten de stellingconstructie bij ratten; wanneer de ‘steiger’ op de gekwetste ledematen werd geplaatst, duurde het niet lang eer de zenuwvezels van de rat door de steiger heen groeiden.
Bovendien werd het synthetische materiaal niet afgestoten door het immuunsysteem van de rat. En dat is belangrijk, want een prothese moet toch enkele jaren meegaan. (bron: ZDNet, Jeroen Geuens / Wired)
ACHTERGROND
Het team van Sandia, met onder meer robotica-ingenieur Buerger, slaagde er meer specifiek in een biocompatibel polymeer te ontwikkelen. Dat is heel poreus en bootst de eigenschappen van zenuwweefsel na.
Die benadering gaat veel verder dan de biorobotica, die het probleem vanuit zuiver technische en mechatronische hoek bekijkt. Wat dat betreft, heeft robotingenieur Buerger ervaring: voor hij voor Sandia Labs ging werken, was Buerger namelijk actief in een onderzoeksgroep aan het MIT die biomedische robots ontwikkelde. Zijn research botste echter op de grenzen van de techniek: het verbinden van de mechanische prothese met de zenuwen.
Die opdracht is niet eenvoudig: zo'n 'interface' moet bijvoorbeeld mechanisch compatibel zijn om het zenuwstelsel en de omringende weefsel niet te beschadigen, en biocompatibel om te versmelten met weefsel en zo de zenuwaangroei te stimuleren. En vermits het nog altijd om een kunsthand gaat, moet het materiaal geleidend zijn om elektrodes te koppelen aan de externe elektronica. Bovendien moeten de elektrische eigenschappen zo zijn dat neurale signalen kunnen overgebracht worden.
