Fabrication and Mechanical Characterization of Self-Opening Intraneural Electrodes in OSTE+ for Optic Nerve Stimulation

La cecità è una malattia che interessa circa 39 milioni di persone nel mondo. La perdita della vista può attribuirsi al danneggiamento di uno o più componenti del sistema visivo a causa di malattie come la Retinite Pigmentosa e la Degenerazione maculare legata all’età, infezioni e/o traumi. Un possibile approccio terapeutico sono le protesi visive, il cui principio di funzionamento è la stimolazione elettrica basata sulle informazioni principali ricevute dal mondo esterno. Le protesi retiniche sono quelle maggiormente sviluppate tra gli impianti visivi, anche se soggette a molteplici criteri restrittivi che ne limitano l’impianto. A queste si affianca la stimolazione del nervo ottico la quale, bypassando l’intero network retinico, consente di ampliare i casi da trattare. Tra le tipologie d'impianti per la stimolazione del nervo emerge OpticSELINE, un nuovo tipo di elettrodo intraneurale attualmente testato sui conigli. Il vantaggio di tale elettrodo è dovuto alla sua configurazione tridimensionale che permette non solo un migliore ancoraggio all’interno del nervo, ma anche la stimolazione di fibre spazialmente differenti. La versione attuale è realizzata in poliimmide flessibile con un totale di dodici siti attivi di stimolazione. Un limite di tale polimero è la rigidità elevata rispetto al tessuto ospite che induce la formazione di una capsula fibrotica attorno al dispositivo riducendone la funzionalità. Al fine di evitare ciò, in questo lavoro si è realizzato l'OpticSELINE con un polimero biocompatibile e più soft: off-stoichiometry thiol-ene-epoxy (OSTE+). Una volta caratterizzato meccanicamente tale polimero, si è ottimizzato il design, mediante l’utilizzo di ANSYS, con l’introduzione di modifiche strutturali legate a suddetta variazione di substrato. In particolare, si sono realizzate due versioni di design con dimensioni rispettivamente 1.1 e 1.86 volte maggiori in larghezza rispetto al dispositivo corrente e aventi sedici elettrodi in totale. L’allargamento del design consentirebbe, inoltre, un ulteriore incremento del numero di elettrodi fino ad un massimo di ventiquattro e un miglioramento della stabilità meccanica dell’impianto. Una volta ottimizzato il processo di fabbricazione del nuovo OpticSELINE, si è proseguito con la sua caratterizzazione meccanica mediante test di trazione e di inserzione/estrazione effettuati sul nervo ottico espiantato del coniglio. Inoltre, sono stati realizzati i supporti necessari alla fabbricazione e alla caratterizzazione meccanica dell’elettrodo, e si è fabbricato un possibile modello artificiale di nervo ottico utilizzato durante i test meccanici per l'ottimizzazione del design.