.

1. PERANGKAT MIKRO
BIOMEDIS UNTUK
IMPLAN SARAF
Friscillia Rizki Amanda
120430098

2. Persyaratan biologis yang paling penting untuk sebuah implan adalah
bukti kompatibilitas biologisnya. Ini berarti secara rinci bahwa bahan
implan tidak beracun bagi sel biologis dan permukaan bahan harus
tidak memiliki, atau hanya sedikit, pengaruh terhadap pertumbuhan
sel dan proliferasi sel. Selain itu, sifat material dan bentuk implan
harus menghasilkan bio-kompatibilitas struktural yang baik, yaitu,
tidak ada kerusakan pada jaringan di sekitarnya yang harus diinduksi.
Implan harus membentuk antarmuka bio-listrik untuk transmisi sinyal
dua arah, yang berarti perekaman sinyal saraf dan stimulasi serabut
saraf atau badan sel.
TANTANGAN IMPLAN
MIKRO

3. Pemulihan penglihatan setelah mengalami gangguan penglihatan dan
kehilangan indera penglihatan merupakan tantangan tersendiri
dalam prostesis saraf. Lebih dari satu juta sel sensorik, yaitu batang
dan kerucut, bertindak sebagai transduser pada retina yang sehat
Saat ini penelitian berfokus terutama pada pengembangan prostesis
penglihatan untuk pasien dengan retinitis pigmentosa, penyakit
keturunan di mana sel-sel sensorik retina mengalami degenerasi.
Lapang pandang menurun secara berurutan dari pinggiran, yang
mengarah ke penglihatan terowongan, dan akhirnya menjadi
gangguan penglihatan total.
PROSTESIS PENGLIHATAN

4. Prostesis Penglihatan Kortikal
PROSTESIS PENGLIHATAN
Prostesis Penglihatan Saraf Optik
Saraf optik menghubungkan bola mata dengan nukleus
genikulatus lateral. Prostesis penglihatan untuk menghubungkan
saraf optik memerlukan implan retina, serta kehadiran retina
bagian dalam dan sel ganglion.Jika tidak, saraf optik akan
mengalami degenerasi dan tidak lagi berfungsi.
Implan Retina
Prostesis retina mensimulasikan fungsi fisiologis sel reseptor yang
telah meninggal dan menstimulasi sistem visual pada tingkat yang
sangat proksimal. Hasilnya,mereka mendapatkan keuntungan dari
organisasi retinotopik retina dan pemrosesan informasi lebih lanjut
dari seluruh jalur visual.

5. Antarmuka Saraf Non-Invasif
Perkembangan terbaru elektroda manset mikro-mesin menggunakan
jenis polimida yang berbeda untuk membuat elektroda manset multi-
situs berdiameter tipis dan kecil . Implantasi kronis elektroda manset
multi-saluran dilakukan pada saraf skiatik tikus yang memiliki diameter
kurang dari 2 mm. Kompatibilitas kronis sehubungan dengan integritas
mekanis material dan fungsionalitas situs elektroda, serta peluang untuk
stimulasi selektif, telah menjadi tujuan utama dalam penyelidikan ini.
Evaluasi elektro fisiologis saraf yang diimplan selama waktu implantasi
dan karakterisasi histologis saraf pada akhir penelitian membuktikan
kompatibilitas biologis yang sangat baik dari elektroda manset berbasis
polimida mesin mikro.
ANTARMUKA SARAF PERIFER

6. Antar Muka “Semi-Invansif
Dalam sedikit variasi jenis antarmuka manset, terdapat elektroda sirkum-
neural yang memvariasikan geometri saraf untuk menembus epineurium
tanpa merusak perineurium. Mereka menggabungkan kesederhanaan
elektroda ekstraneural dengan selektivitas pendekatan intra-neural.
Dengan meratakan saraf menjadi bentuk yang lebih elips, fasia
didistribusikan berdekatan satu sama lain dan menjadi lebih mudah
diakses oleh stimulasi listrik dibandingkan dengan manset silinder.
Studi akut menunjukkan bahwa fasikulus dan populasi serat yang
berbeda di dalam fasikulus dapat tereksitasi secara selektif.
ANTARMUKA SARAF PERIFER

7. Elektroda Intrafasikular
Karena letaknya yang dekat dengan
serabut saraf, maka akan didapatkan rasio
signal-to-noise yang baik dan sedikit cross
talk. Elektroda inter-fasikular yang
ditanamkan secara longitudinal
berinteraksi dengan himpunan bagian kecil
dari serat di dalam saraf tepi. LIFE berbasis
polimer menawarkan fleksibilitas yang
lebih baik dengan kekuatan tarik yang
masuk akal. Secara umum, konsep LIFE
stabil dalam jangka panjang dan tidak ada
kerusakan saraf yang teramati selama 6
bulan implantasi .
Antar Muka “Semi-Invansif
Elektroda Seperti Jarum
Elektroda intra saraf telah dirancang
untuk mendapatkan selektivitas optimal
dalam perekaman dan stimulasi.
Idealnya, serabut saraf tunggal atau
hanya kelompok kecil akson yang akan
ditangani dalam fasikulus saraf tepi.
Namun, metode ini hanya digunakan
untuk penyelidikan akut.Array elektroda
mikro multi-kawat telah dikembangkan
yang menyelidiki sifat perekrutan dan
stabilitas sinyal yang direkam dan
ambang batas eksitasi pada saraf pada
hewan percobaan.

8. Jenis elektroda regeneratif
Pengendalian pikiran anggota tubuh buatan, setelah trauma amputasi, dengan sinyal saraf
dari saraf yang tersisa di tunggul amputasi adalah mimpi lama umat manusia. Eksperimen
pertama telah dilakukan pada akhir Perang Dunia II pada pilot angkatan udara sukarela
setelah ditembak jatuh . Eksperimen awal dengan implantasi kronis sistem teknis mikro
untuk menghubungkan saraf yang beregenerasi dimulai pada tahun 1970-an pada hewan
percobaan menggunakan perangkat berbasis epoksi yang dibor melalui lubang. Ide umum
dari pendekatan ini adalah menempatkan sistem mikro seperti saringan pada tunggul saraf
proksimal setelah trauma amputasi. Rekaman sinyal listrik dari serat saraf yang diregenerasi
telah dibuat dengan antarmuka neuro-teknis semacam ini pada percobaan hewan kronis .
Tergantung pada ketebalan antarmuka teknis dan beban mekanis pada saraf oleh
perangkat, jumlah regenerasi sangat bervariasi. Kelemahan utama dari pendekatan ini
adalah pembentukan kontak listrik dengan elektroda yang terintegrasi dengan substrat.
Beberapa pendekatan hanya menawarkan bantalan kontak untuk probe jarum langsung
pada saringan , atau kabel berbasis silikon pendek yang terintegrasi secara monolitik
dengan teknologi yang kompleks .
Antar Muka “Semi-Invansif

9. Pendekatan Biohibrida
Koneksi target ini kurang lebih tidak spesifik karena perangkat teknologi yang cukup
besar sehubungan dengan sel saraf. Akibatnya, beberapa pendekatan bekerja pada
kombinasi sel dan perangkat teknis sebelum implantasi untuk membangun
antarmuka yang lebih termotivasi secara biologis ke sistem saraf. Topologi struktur,
misalnya, lebar alur untuk memandu akson, memperoleh dampak penting pada
pertumbuhan sel yang dibudidayakan . Fromherz et al, mampu mendemonstrasikan
pertumbuhan sel saraf yang dipandu dari lintah pada substrat yang dilapisi laminin .
Dalam percobaan lebih lanjut, mereka memperoleh pengukuran bebas arus dari
potensi membran neuron tunggal lintah, yang disebut sel retzius dengan kopling
langsung ke gerbang transistor efek medan . Neuron yang dibudidayakan akan
dimungkinkan. Sinyal otonom yang dihasilkan dari jaringan saraf yang
dibudidayakan tanpa memaksanya ke dalam topologi permukaan yang telah
ditentukan sebelumnya juga dapat diperiksa . Memiliki topologi permukaan pada
substrat, pertumbuhan aksonal sel saraf embrionik dari tikus diamati dan aktivitas
listrik direkam dalam struktur mikro dengan 16 elektroda yang dihubungkan melalui
alur .
ANTARMUKA SARAF PERIFER

10. Menghubungkan Otak
Implantasi elektroda mikro yang dapat menembus ke dalam area
korteks membuka kualitas antarmuka yang baru ke otak. Mereka
membuktikan stabilitas dan fungsionalitas biologis dan teknisnya, dalam
uji coba pada hewan yang akut dan kronis untuk merekam sinyal saraf
dari berbagai daerah otak seperti hipokampus, otak kecil, dan korteks.
Sejauh ini hanya satu array yang ditanamkan per percobaan. Alat ini
akan memungkinkan pasien yang lumpuh total dan tidak dapat
menggerakkan otot apa pun, tetapi memiliki sifat intelektual yang jelas,
untuk berkomunikasi dengan lingkungannya melalui antarmuka otak-
komputer yang ditanamkan.
APLIKASI MASA DEPAN

11. Implan Sumsum Tulang Belakang
Prostesis saraf untuk memulihkan gaya berjalan dan postur tubuh hanya ditanamkan
pada manusia dalam jumlah yang sedikit. Kelemahan dari sistem yang ada adalah
kecilnya peluang untuk benar-benar mengembalikan mobilitas pasien. Hasil penelitian
terbaru dari kelompok Vivian Mushahwar di Universitas Alberta menunjukkan pola
gerakan yang kompleks setelah stimulasi sumsum tulang belakang. Elektroda kawat
telah ditanamkan pada sumsum tulang belakang lumbal kucing untuk menstimulasi
daerah penghasil pola pusat dan mengaktifkan kumpulan motorik, yang
memunculkan pola gerakan setelah stimulasi melalui elektroda tunggal . Hasil ini tidak
mungkin diperoleh dengan stimulasi saraf perifer dalam waktu stimulasi yang lebih
lama. Tidak ada kelelahan yang terjadi saat menggunakan stimulasi sumsum tulang
belakang. Cedera saraf tulang belakang dan penggunaannya untuk stimulasi saraf
tulang belakang harus diselidiki dengan hati-hati. Jika mereka hadir dan akan
memberikan pola gerakan yang cukup kompleks yang dapat menanggung berat badan
pasien, bidang gaya berjalan dan postur neuroprostheses akan berada pada titik
infleksi.
APLIKASI MASA DEPAN

12. Implan Saraf Multi-modal
Antarmuka eNural terutama digunakan untuk mendapatkan wawasan tentang
komunikasi listrik di dalam sistem saraf dan untuk membuat sensor bio-listrik dan
antarmuka aktuator. Stimulasi listrik sebagai perbandingan menggairahkan kumpulan
besar sel saraf dan memunculkan pola yang berguna dalam terapi, misalnya, stimulasi
otak dalam untuk meringankan gejala penyakit Parkinson tetapi pada akhirnya tidak
mengarah pada pelepasan zat-zat seperti dopamin. Zat bioaktif untuk menarik
serabut saraf diintegrasikan ke dalam elektroda poros multi-saluran yang fleksibel
untuk perekaman saraf .
Kombinasi saluran mikro-fluidika dan lokasi elektroda untuk perekaman dan stimulasi
membuka peluang baru untuk mendeteksi pola eksitasi saraf patofisiologis dan
memberikan agen farmasi tertentu dalam dosis kecil langsung di dekat lokasi kejadian
APLIKASI MASA DEPAN