Implan Sumsum Tulang Belakang Baru Menunjukkan Harapan untuk Pemulihan SCI

A team of engineers from the University of Auckland has demonstrated major progress towards creating an implantable electronic device designed to enable those suffering from spinal cord injury to recover functionality. The lightweight implant could revolutionize spinal injury treatment moving forward. Here’s what you need to know.

Cedera Sumsum Tulang Belakang

Sumsum tulang belakang Anda terbuat dari jaringan berbentuk tabung yang berjalan dari bagian belakang tengkorak Anda turun melalui tulang belakang hingga ke bagian lumbar bawah. Ia berperan penting sebagai jalur utama sistem saraf dan otak untuk berkomunikasi dengan seluruh tubuh Anda. Secara khusus, ia bertanggung jawab atas tugas penting seperti refleks dan mengendalikan gerakan Anda.

Peran penting yang dimainkan sumsum tulang belakang Anda dalam biologi tidak dapat dilebih-lebihkan. Oleh karena itu, kerusakan pada sumsum tulang belakang dapat menyebabkan berbagai keluhan, termasuk nyeri neuropatik, kehilangan kemampuan motorik dan sensorik, gangguan buang air besar yang tidak terkendali, bahkan disfungsi seksual.

Menurut studi terbaru, lebih dari 15 juta orang saat ini hidup dengan cedera sumsum tulang belakang (SCI) secara global. Cedera ini bervariasi mulai dari ketidaknyamanan hingga ketidakmampuan menyelesaikan tugas dasar sehari-hari. Hal-hal kecil seperti menggunakan toilet atau menyiapkan makan siang dapat menjadi tidak mungkin bagi mereka yang menderita SCI. Lebih buruk lagi, tampaknya ada tren peningkatan kasus SCI di masa depan. Diperkirakan tambahan 200-500 ribu orang akan mengalami SCI tahun ini.

Mengapa Cedera Sumsum Tulang Belakang Sangat Sulit Disembuhkan

Ada banyak aspek SCI yang membuatnya lebih sulit ditangani dibandingkan cedera lain. Pertama, sumsum tulang belakang tidak menyembuh dengan kecepatan yang sama seperti bagian tubuh lainnya. Akibatnya, kerusakan yang terjadi padanya selama hidup Anda dapat menjadi permanen.
Para peneliti telah lama menyadari bahwa menciptakan pengobatan yang memungkinkan sumsum tulang belakang beregenerasi secara efektif akan menjadi perubahan besar. Mengingat tingkat keparahan sebagian besar SCI, dipahami bahwa bahkan peningkatan kecil pada fungsi pasien dapat menghasilkan peningkatan signifikan dalam kualitas hidup.

Metode untuk Mengobati Cedera Sumsum Tulang Belakang

Para peneliti telah mencoba banyak pendekatan berbeda dalam upaya menemukan pengobatan efektif untuk SCI. Salah satu pendekatan yang mendapatkan momentum adalah penggunaan medan listrik frekuensi rendah dengan polaritas yang berubah. Secara khusus, pulsa neuromodulasi frekuensi tinggi pada sumsum tulang belakang telah terbukti membantu merangsang regenerasi.
Pengobatan ini bergantung pada elektroda yang ditanamkan ke otot yang terletak tepat di atas dura mater. Pendekatan ini berkembang pesat setelah peneliti menemukan keberhasilan pada subjek non-manusia, termasuk lamprey, marmot, dan anjing. Keberhasilan ini mengarah pada pemberian pengobatan kepada pasien manusia pertama.

Bagaimana Tulang Belakang Terbentuk

Strategi pengobatan ini berhasil karena cara medan listrik membantu membentuk perkembangan awal sistem saraf. Ketika tubuh Anda mulai berkembang, medan listrik membantu sumsum tulang belakang mengikuti jalurnya dari batang otak ke punggung bagian bawah. Secara khusus, pulsa listrik ini mendorong pertumbuhan jaringan dan saraf.

Masalah pada Pengobatan SCI Saat Ini

Meskipun ilmu penggunaan pulsa listrik untuk mengobati SCI masih dalam penelitian, terdapat beberapa hambatan untuk adopsi lebih lanjut. Pertama, pengobatan sebelumnya mengandalkan node listrik yang ditanamkan. Node-node ini terbuat dari logam yang dapat terkorosi seiring waktu, mengurangi efektivitas pengobatan dan berpotensi menimbulkan komplikasi lain.

Selain itu, penempatan elektroda ini dapat menghasilkan pembacaan yang tidak teratur, membatasi kemampuan pengobatan untuk mendorong regenerasi jangka panjang. Juga, menemukan sinyal dan kekuatan yang tepat untuk mengoptimalkan stimulasi frekuensi rendah menjadi tantangan karena degradasi sinyal seiring waktu, akibat masalah korosi.

Sayangnya, ketika node mulai terkorosi, mereka dapat menyebabkan kerusakan pada tubuh, mengubah pH Anda dan memperkenalkan produk sampingan logam serta ion ke dalam tubuh. Untungnya, tim ilmuwan telah mengusulkan pendekatan baru yang dapat membantu menyelesaikan banyak masalah ini, membantu jutaan penderita SCI di seluruh dunia.

Studi Implan Sumsum Tulang Belakang

Sebuah tim insinyur dari Waipapa Taumata Rau, University of Auckland, menunjukkan metode pengobatan baru untuk SCI dalam studi “Daily electric field treatment that improves functional outcomes after thoracic contusion spinal cord injury in rats”.
Makalah ini membahas pembuatan perangkat ultra-tipis-film canggih yang dirancang untuk ditanamkan di bawah dura mater. Implan tersebut menggunakan elektroda superkapasitor dan frekuensi rendah untuk meningkatkan bio-tolerabilitas, memudahkan pembuatan strategi pengobatan jangka panjang.

Sumber – University of Auckland

Dirancang agar Tidak Mengganggu Kehidupan

Para insinyur memahami bahwa implan mereka harus ultra-tipis agar tetap nyaman di tempatnya. Mereka memulai dengan membayangkan kembali elektroda. Mereka menghilangkan elektroda logam yang digunakan pada pendekatan sebelumnya. Sebagai gantinya, elektroda yang dilapisi film oksida iridium sputtered (SIROF) digunakan.
Ukuran elektroda ini juga ditingkatkan untuk memperbaiki kemampuannya. Secara khusus, elektroda dimaksudkan untuk ditanamkan langsung pada sumsum tulang belakang, di mana mereka dapat memberikan arus kecil ke area yang terluka. Dengan cermat, para peneliti mencoba beberapa pendekatan sebelum memutuskan metode fabrikasi film tipis khusus ini dan perangkatnya.

Mengganti Polarity

Sistem implan sumsum tulang belakang baru ini memberikan muatan bergantian setiap 15 menit ke jaringan yang rusak. Muatan ini diatur pada sekitar 0,5 mHz, memungkinkan bantuan pada pertumbuhan akson ke dua arah. Secara khusus, perangkat ini menggunakan stimulasi dengan lebar pulsa 250 ms. Secara mengesankan, pulsa ini jauh lebih panjang dibandingkan pendekatan tradisional dan dapat beroperasi tanpa paparan kerusakan pada elektroda.

Uji Implan Sumsum Tulang Belakang

Para ilmuwan memerlukan 12 minggu untuk menunjukkan kelayakan studi mereka. Tahap pengujian melibatkan penanaman perangkat ke dalam tikus laboratorium. Tikus adalah salah satu dari sedikit hewan yang dapat pulih secara alami dari cedera sumsum tulang belakang, menjadikannya titik awal yang ideal untuk pekerjaan ini.
Para insinyur melakukan perawatan selama 4 minggu dan kemudian memantau respons hewan. Pada akhir pengujian, jaringan sumsum tulang belakang tikus diperiksa. Secara penting, tikus yang diobati dan yang tidak diobati diuji untuk melihat secara tepat peningkatan apa yang diberikan pengobatan baru terhadap proses penyembuhan.

Hasil Implan Sumsum Tulang Belakang

Hasil pengujian sangat mengesankan. Para insinyur mencatat bahwa pengobatan dengan aman mengembalikan gerakan pada tikus setelah cedera sumsum tulang belakang yang parah. Hewan tersebut mulai menunjukkan tanda-tanda pemulihan baik gerakan maupun sensasi.

Sebagai bagian dari pengujian, cakar tikus diberikan arus listrik kecil. Tikus yang menerima pengobatan mengenali dan dapat merasakan arus listrik dalam pengujian, bereaksi sesuai dan menarik diri. Secara mengesankan, mereka menunjukkan penyembuhan yang lebih baik sejak minggu pertama pengujian dibandingkan tikus yang tidak diobati.

Data menunjukkan bahwa stimulasi subdural memungkinkan subjek mengembalikan fungsi anggota belakang dan sensitivitas sentuhan. Selain itu, pendekatan ini tidak menyebabkan peradangan pada tulang belakang seperti pendekatan tradisional. Mereka mencatat bahwa elektroda menyebar ke jaringan sekitarnya seperti pendahulu logamnya.

Tim kemudian mempelajari elektroda untuk melihat apakah mereka menghasilkan produk sampingan berbahaya atau efek samping setelah penanaman. Tidak ada kontaminasi, yang berarti pendekatan ini memungkinkan insinyur menerapkan pengobatan lebih sering dengan risiko lebih rendah. Akhirnya, hasil pengujian menunjukkan bahwa tikus yang diobati menunjukkan peningkatan kinerja pada berbagai tes keterampilan motorik, serta peningkatan jumlah sel di wilayah otak yang terkait dengan motorik.

Manfaat Implan Sumsum Tulang Belakang

Berbagai manfaat dapat menjadikan implan sumsum tulang belakang sebagai terobosan. Pertama, belum ada pengobatan jangka panjang yang efektif untuk cedera sumsum tulang belakang. Pendekatan ini akan membuka pintu bagi penelitian lebih lanjut tentang efek jangka panjang elektrostimulasi pada tubuh.
Sistem baru menawarkan periode stimulasi yang lebih lama bagi pasien. Secara khusus, laporan mencatat bahwa katoda baru mengungguli pendahulunya sebesar 1000 kali, yang berarti pengobatan dapat memberikan dosis yang lebih kuat tanpa menyebabkan bahaya bagi pasien.

Daya Lebih Rendah

Para insinyur mencatat bahwa pendekatan polaritas bergantian efisien dalam penggunaan energi. Ia hanya menggunakan sebagian kecil energi yang dibutuhkan oleh pengobatan berbasis implan lainnya. Kebutuhan energi yang rendah ini berarti perangkat dapat diberdayakan oleh tubuh menggunakan piezoelektronik atau metode lain selain baterai.

Penetrasi Lebih Besar

Keuntungan utama lainnya adalah elektroda yang lebih besar memberikan penetrasi yang lebih dalam dari medan listrik (EF) dalam sumsum tulang belakang. Semakin dalam sinyal frekuensi rendah dapat menembus, semakin efektif respons tubuh. Secara mengesankan, perangkat meningkatkan penetrasi pulsa listrik sambil mengurangi konsumsi energi.

Desain Nyaman

Salah satu manfaat terbesar dari pendekatan ini adalah implan tidak menimbulkan ketidaknyamanan pada pemakainya. Pendekatan awal menggunakan perangkat yang jauh lebih besar yang dapat menjadi gangguan bagi pemakai, menimbulkan risiko kerusakan dan lain-lain. Pendekatan baru, dengan menggunakan perangkat ultra-tipis, berarti unit dapat dipakai tanpa pasien menyadarinya.

Penggunaan Lebih Aman

Tim dengan cepat menunjukkan bahwa pengobatan baru ini jauh lebih aman dibandingkan metode alternatif. Secara khusus, tim mencatat jauh lebih sedikit peradangan pada pasien. Tidak ada kasus kerusakan sumsum tulang belakang, dan pengobatan tidak menghasilkan reaksi faradaik yang tidak dapat dipulihkan pada antarmuka elektroda-jaringan seperti pendahulunya. Selain itu, tubuh tidak menghasilkan respons imun terhadap perangkat.

Aplikasi Dunia Nyata Implan Sumsum Tulang Belakang & Garis Waktu:

Ada banyak aplikasi dunia nyata untuk teknologi implan sumsum tulang belakang. Skenario penggunaan yang jelas adalah membantu jutaan orang yang menderita SCI di seluruh dunia hidup lebih baik. Pendekatan ini merupakan lompatan monumental dalam strategi pengobatan yang efektif.

Garis Waktu

Mungkin diperlukan 7-10 tahun sebelum teknologi ini secara resmi masuk ke bidang medis. Masih banyak penelitian yang perlu dilakukan mengenai efek jangka panjang pengobatan. Selain itu, para insinyur akan menghabiskan bertahun-tahun untuk mendapatkan persetujuan regulator karena kompleksitas pengobatan dan dampak potensi kesalahan pada pasien.

Peneliti Implan Sumsum Tulang Belakang

Studi Implan Sumsum Tulang Belakang diprakarsai oleh insinyur dari University of Auckland dan Chalmers University of Technology di Swedia. Makalah tersebut mencantumkan Dr. Bruce Harland sebagai peneliti utama studi ini. Selain itu, ia didukung oleh Profesor Darren Svirskis, Maria Asplund, dan beberapa ilmuwan lain dari universitas terakreditasi.

Masa Depan Implan Sumsum Tulang Belakang

Masa depan teknologi ini cerah. Tim kini akan fokus mengaplikasikan pengetahuan mereka untuk menciptakan perangkat medis yang dapat diandalkan dan akurat. Perangkat ini suatu hari dapat bermanfaat bagi jutaan orang yang hidup dengan cedera sumsum tulang belakang yang mengubah hidup. Selain itu, kelompok tersebut akan meneliti lebih dalam aspek penting pengobatan, seperti frekuensi, durasi, dan penggunaan obat-obatan bersamaan dengan pendekatan ini.

Berinvestasi dalam Ilmu Kesehatan

Sektor manufaktur perangkat medis adalah industri kompetitif dengan beberapa pemain dominan. Perusahaan-perusahaan ini menghasilkan produk yang dirancang untuk membantu mereka yang menderita penyakit serius. Dedikasi mereka dalam memajukan penelitian ilmiah dan kesehatan menjadikan perusahaan ini favorit investor. Berikut satu perusahaan yang memimpin dan membantu membawa pengobatan ke level berikutnya.

Tiziana Life Sciences (TLSA)

Tiziana Life Sciences (TLSA ) masuk pasar pada tahun 2013. Perusahaan bioteknologi berbasis London ini mengkhususkan diri dalam penelitian dan pengembangan pengobatan untuk penyakit neuroinflamasi dan neurodegeneratif seperti MS, ALS, Alzheimer, dan lainnya. Pendekatan dan teknologi unik perusahaan ini telah membantu menjadi nama yang diakui di antara penyedia pengobatan cedera sumsum tulang belakang.