Nuovo impianto cranio trasparente: creata una “finestra sul cervello”

Gli scienziati hanno creato un nuovo impianto cranio trasparente,  per realizzare una “finestra sul cervello”, secondo uno studio pubblicato sulla rivista Nanomedicine: Nanotechnology, biologia e medicina .

I ricercatori della University of California, Riverside, sperano che l’impianto porterà a nuove strategie di trattamento per le persone con disturbi neurologici potenzialmente letali, come traumi cerebrali e cancro del cervello .

Attualmente, la maggior parte delle procedure neurologiche coinvolgono la  craniotomia.

Trattamenti laser-based hanno mostrato risultati promettenti per molti disturbi cerebrali in passato, ma la maggior parte dei laser  non sono in grado di penetrare attraverso il cranio. Pertanto, gli scienziati sperano che l’ impianto possa portare a trattamenti neurologici per il livello successivo laser-based.

Come è stato creato l’impianto?

Gli scienziati hanno creato un impianto cranio trasparente che hanno chiamato “finestra sul cervello”.
Photo credit: UC Riverside.

Il team ha creato l’impianto con materiale ceramico che viene attualmente utilizzato in corone dentali e protesi dell’anca, chiamata ossido di ittrio zirconia stabilizzata (YSZ).

Anche se questo materiale è tradizionalmente opaco, gli scienziati hanno usato un processo chiamato CapAd – una tecnica che riduce la porosità del materiale a “dimensioni nanometriche”, ed a sua volta riduce la “dispersione ottica” che rende YSZ opaco.

YSZ trasparente viene poi lucidato, riscaldato e raffreddato lentamente per indurire il materiale e tagliato in impianti rettangolari con le dimensioni di 2,1 x 4,2 x 0,2 millimetri ³ .

‘Primo passo fondamentale’

Una sezione trasversale illustrata della testa, che mostra come l’impianto cranio avrebbe funzionato con strategie di trattamento basate su laser.
Image credit: Mayo Kodera

Per provare l’impianto in azione, i ricercatori hanno eseguito craniotomia destra su topi anestetizzati. Il lato sinistro del cranio non è stato modificato perchè potesse fungere da controllo.

Gli scienziati hanno poi fissato le protesi al cranio circostante con cemento dentale.

Tomografia a coerenza ottica (OCT), l’imaging è stata utilizzata  sia sulla parte sinistra del cranio sinistro che  sulla destra, con l’impianto YSZ.

I risultati hanno mostrato che l’OCT ha fornito  imaging significativamente di maggiore precisione sulla parte del cranio destro con l’impianto YSZ, rispetto alla parte sinistra.

I ricercatori aggiungono che la potenza del segnale in quasi ogni profondità era molto più alta quando l’imaging ha attraverso l’impianto YSZ, fornendo la prova che l’impianto migliora le prestazioni di imaging .

Dr. Kevin Binder, professore clinico e associato di scienze biomediche presso la University of California, Riverside, spiega:

“Questo è un primo passo fondamentale verso un nuovo concetto innovativo che potrebbe fornire un mezzo clinicamente vitale per l’accesso ottico al cervello, on-demand, su grandi aree e su base cronico-ricorrente, senza necessità di craniotomie ripetute.”

Gli scienziati hanno constatato che, anche se gli impianti YSZ non sono i primi impianti cranio trasparente da segnalare, sono i primi che potrebbero essere utilizzati realisticamente negli esseri umani, grazie alla durezza del materiale che rende l’impianto più resistente agli urti ed impatti, rispetto alle precedenti protesi create a base di vetro.

L’impianto potrebbe fornire una “finestra di opportunità”

I ricercatori sostengono che, anche se questo studio è nelle prime fasi  è importante considerare le opportunità che la “finestra sul cervello” potrebbe fornire.

Per esempio, sottolineano che l’impianto potrebbe essere utilizzato per il monitoraggio di edema cerebrale cronico – eccesso di accumulo di liquido nel cervello, cosa impossibile con le tecniche attuali.

“Allo stesso modo, si può attivare il monitoraggio di fotodinamica terapie per i gliomi residui, che potrebbero prolungare la sopravvivenza e migliorare la qualità della vita di molti malati di cancro al cervello “, aggiungono.

“Infine, si potrebbe fornire una piattaforma per lo sviluppo di nuove modalità di neuromodulazioni ottiche, con potenziali applicazioni che vanno da studi fondamentali di neurofisiologia alla psichiatria clinica.”

Fonte  pubblicato sulla rivista Nanomedicine: Nanotechnology, Biologia e Medicina , il 20 agosto 2013.