Полімерні протези м'язів обличчя 1

Останнім часом протезування різних частин тіла досягло небачених успіхів, але в ділянці обличчя найчастіше використовувалися методи пластичної хірургії без застосування будь-яких нових розробок в області протезування. Цю традицію зламали двоє американських хірургів Крейг Сендерс і Тревіс Толлефсон з Каліфорнійського університету.

Більшість реконструктивних хірургічних методик, в даний час застосовуються для операцій в області обличчя, відновлюють структуру, але не втрачену функцію. Сендерс і Толлефсон запропонували використовувати електроактивні полімери в якості м'язів обличчя, які постраждали внаслідок перенесених неврологічних захворювань, в т.ч. периферичного паралічу або постінсульних ускладнень, тобто відновити не тільки косметичний дефект, а й функцію органу.

Електроактивні полімери (Electroactive Polymers або EAP) є полімерними матеріалами, форма яких змінюється при зміні напрузі

електричного струму, підведеного до них за допомогою мікродротів. Вони можуть бути використані в якості приводів і датчиків. В якості приводів вони використовуються через їх властивості деформуватися і витримувати при цьому значні навантаження. Через схожість з біологічними тканинами їх часто називають штучними м'язами. EAP мають великий потенціал для застосування в області робототехніки, де необхідне використання лінійних рухів значною амплітуди.

Electroactive Polymers може мати кілька конфігурацій, але вони зазвичай розділені на два основні класи: діелектричні і іонні. Діелектричний електроактивні полімер, в якому зміна розміру полімеру викликано електростатичними силами. Такого роду полімери скорочуються під дією високої напруги (кілька тисяч вольт). А ось іонні EAP скорочуються при переміщенні іонів всередині полімеру. Лише кілька вольт необхідно для приведення їх у дію. До іонним електроактивні полімери відносяться і деякі матеріали у вигляді гелю.

Сендерс і Девіс запропонували використовувати штучні м'язи з Електрополімер як протезів для м'язів століття, які

частково або повністю паралізовані в результаті травм або неврологічних захворювань. У цьому випадку зберігається принцип біонічних протезів для рук - протез наводиться в дію сигналом Голон мозку, тобто він повністю контролюється людиною.

Для відновлення руху століття недіючі м'язи очей замінюються полімерними, при цьому в якості зв'язок служать нитки, зафіксовані на столітті. Нервовий імпульс передається на елетрополімер і він скорочується або розслабляється, тим самим піднімаючи або опускаючи повіки. Одним з варіантів роботи полімерної м'язи є випадок одностороннього ураження м'язів, змикаються і спорогенезів повіки (наприклад, при інсульті). В такому випадку полімерна м'яз може скорочуватися синхронно з нормально иннервирована на протилежному боці.

Системи синхронізації полімерних м'язів можуть бути використані також для імітації моргання або для захисної реакції закривання століттям очного яблука при яскравому освітленні або раптовій появі біля очей, що швидко рухаються. В останньому випадку реалізований принцип рефлекторного змикання повік.

Дослідники з Каліфорнійського університету, запатентував свою технологію, відзначають, що вона може бути дієвою в багатьох розробках протезів, в т.ч. і для створення штучної діафрагми, м'язів пальців рук та ін.