หลังจากประสบความสำเร็จกับหนูแล้ว นักวิจัยหวังว่าอุปกรณ์นี้จะช่วยให้มนุษย์มีทางเลือกที่ตรงเป้าหมายมากขึ้นและเสพติดยาฝิ่นน้อยลง
ชาวอเมริกันหลายล้านคนใช้ชีวิตอย่างเจ็บปวด แม้ว่าความเจ็บปวดจะเป็นเครื่องบ่งชี้สุขภาพที่สำคัญ แต่ก็อาจทำให้ร่างกายทรุดโทรม ทำให้อ่อนล้า ซึมเศร้า และคุณภาพชีวิตลดลง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ และมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน ประมาณการว่าความเจ็บปวดทำให้สหรัฐฯ เสียค่าใช้จ่าย560 พันล้านดอลลาร์ถึง 635 พันล้านดอลลาร์ในปี 2554
ในปี 1990 บริษัทยาอ้างว่าพวกเขามีคำตอบ: ฝิ่น หลังจากมั่นใจว่ายาเหล่านี้ไม่ได้ทำให้เสพติด แพทย์จึงสั่งยาฝิ่นอย่างเสรีโดยหวังว่าจะบรรเทาความทุกข์ทรมานของผู้ป่วยได้
แต่ opioids นั้นทำให้เสพติดได้มากและในขณะที่แพทย์สั่งยามากขึ้นเรื่อย ๆ การเสพยาก็ทวีความรุนแรงขึ้น ผู้ป่วยบางรายหันไปใช้เฮโรอีนและฝิ่นสังเคราะห์เมื่อไม่สามารถจับยาที่ต้องสั่งโดยแพทย์ได้ และระหว่างปี 2542 ถึง 2562 การใช้ยาเกินขนาดได้คร่าชีวิตผู้คนไปเกือบ500,000 คนในสหรัฐอเมริกา ในปี 2560 กระทรวงสาธารณสุขและบริการมนุษย์ของสหรัฐอเมริกาได้ประกาศการระบาดของฝิ่น ภาวะฉุกเฉินด้านสาธารณสุข
นับตั้งแต่ค้นพบคุณสมบัติเสพติดของฝิ่น นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นหาทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าในการบรรเทาอาการปวด วิศวกรชีวการแพทย์ John A. Rogers จาก Northwestern University คิดว่าเขาอาจสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวขึ้นมา ซึ่งเป็นอุปกรณ์ฝังที่ละลายได้ซึ่งจะทำให้เส้นประสาทในร่างกายเย็นลง
“การจัดการความเจ็บปวดเป็นสิ่งสำคัญในการดูแลผู้ป่วยในหลายบริบท และในปัจจุบันก็สามารถทำได้ด้วยยาแก้ปวดหลายประเภท ซึ่ง opioids อาจมีความโดดเด่นมากที่สุด” เขากล่าว “แผนงานเหล่านี้ทำงานได้ดีมากในการกำจัดความเจ็บปวด แต่ก็มีผลข้างเคียงหลายประเภท – แนวโน้มที่การเสพติดจะโดดเด่นในหมู่พวกเขา”
โรเจอร์สและทีมของเขาคิดว่าพวกเขาสามารถออกแบบอุปกรณ์ที่ช่วยให้บรรเทาอาการปวดได้ตรงเป้าหมายมากขึ้น ซึ่งสามารถเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของความเจ็บปวด การใช้ความเย็น รากฟันเทียมจะทำให้เส้นประสาทส่วนปลายเฉพาะที่เชื่อมต่อสมองและไขสันหลังกับส่วนอื่นๆ ของร่างกายชา มาตรการนี้จะปิดกั้นสัญญาณความเจ็บปวดที่ส่งไปยังสมอง ซึ่งควบคุมความเจ็บปวดในส่วนต่างๆ ของร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ
“ใครก็ตามที่ออกไปข้างนอกในวันที่อากาศหนาวเย็นรู้ว่าถ้ามือและนิ้วของคุณเย็นเกินไป คุณจะเริ่มสูญเสียการสัมผัส” เขาอธิบาย “ปลายนิ้วของคุณเกือบจะชา และมันเป็นผลเย็นที่เราต้องการใช้ประโยชน์จริงๆ”
ทีมงานได้สร้างสิ่งที่โรเจอร์สอธิบายว่าเป็น “ยางรัด” โดยมีช่องเล็กๆ ที่ใหญ่กว่าเส้นผมมนุษย์ที่ฝังอยู่เล็กน้อย ด้านหนึ่งของตัวเครื่องกว้าง 5 มม. สิ้นสุดด้วยโครงสร้างคล้ายข้อมือที่โอบล้อมเส้นประสาท อีกส่วนหนึ่งออกมาจากผิวหนังและยึดติดกับอุปกรณ์สูบน้ำ – คล้ายกับวิธีการทำงานของ IV ของเหลวหล่อเย็นซึ่งเดือดที่อุณหภูมิต่ำจะถูกสูบเข้าไปในช่องทางบาง ๆ ของแถบไปยังเส้นประสาท พบกับไนโตรเจนแห้งที่ไหลผ่านช่องทางแยก และระเหยทันที ทำให้เกิดความเย็น ก๊าซจะไหลกลับออกมาผ่านช่องทางอื่น จากนั้นควบแน่นและผ่านกลับเข้าไปในอุปกรณ์อีกครั้ง ก่อตัวเป็นระบบวงปิด อุปกรณ์ดังกล่าวได้อธิบายไว้ในผลการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ในวันนี้ในวารสารScience
ภายในตัวเครื่องมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิขนาดเล็ก ผู้ใช้สามารถเฝ้าติดตามและควบคุมอุณหภูมิของเส้นประสาทด้วยการปรับอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น การทำให้เส้นประสาทเย็นเกินไปอาจทำให้เนื้อเยื่อเสียหายได้ เซ็นเซอร์อุณหภูมิประกอบด้วยสี่ชั้น ชั้นของแมกนีเซียมถูกห่อหุ้มด้วยซิลิกอนไดออกไซด์สองชั้น วัสดุที่เป็นฉนวน และชั้นด้านล่างซึ่งทำหน้าที่เป็นกาว
“กระแสน้ำสามารถไหลผ่านชั้นแมกนีเซียมนั้นได้ ซึ่งเป็นโลหะ และความต้านทานของโลหะนั้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามหน้าที่ของอุณหภูมิ” โรเจอร์สอธิบาย
อุปกรณ์นี้ยังสามารถละลายในร่างกายได้อย่างเต็มที่ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการผ่าตัดเอาออก เวลาที่ใช้ในการละลาย—โดยปกติคือวันหรือสัปดาห์—ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้และความหนาของวัสดุ Rogers ได้สร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนหนึ่งที่ร่างกายสามารถดูดซึมได้ รวมถึงเครื่องกระตุ้นหัวใจแบบชั่วคราวในปี 2021 ในปี 2013 เขาได้รับรางวัลAmerican Ingenuity Award จากนิตยสารSmithsonian จาก ผลงานของเขา
นักวิจัยได้ทดสอบอุปกรณ์ของพวกเขากับเส้นประสาทไซอาติกของหนู ซึ่งส่งสัญญาณประสาทสัมผัสจากเส้นประสาทที่ไปสิ้นสุดที่อุ้งเท้า โดยการใช้แรงกดบนอุ้งเท้าหนู พวกเขาวัดว่าต้องใช้แรงมากแค่ไหนในการทำให้หนูดึงอวัยวะของพวกมัน
“แนวคิดก็คือเมื่อคุณสร้างความรู้สึกมึนงงที่อุ้งเท้า คุณต้องดันให้หนักขึ้นเรื่อยๆ เพื่อสร้างการตอบสนองการหดกลับนั้น” โรเจอร์สกล่าว “ดังนั้น โดยการระบายความร้อน sciatic เราสามารถเพิ่มความดันธรณีประตูที่คุณต้องใช้กับอุ้งเท้าได้ประมาณสิบเท่า”
ตอนนี้ Rogers กล่าวว่าขั้นตอนต่อไปคือการตรวจสอบลักษณะทางชีววิทยาของร่างกายมนุษย์เพื่อปรับปรุงการทำงานของอุปกรณ์ การทำความเย็นมากเกินไปอาจนำไปสู่ความเสียหายของเส้นประสาท ดังนั้นการทำความเข้าใจข้อจำกัดของร่างกายจึงเป็นสิ่งสำคัญ
”หลังจากที่คุณหยุดการทำความเย็น ต้องใช้เวลานานแค่ไหนกว่าจะฟื้นตัวเพื่อให้คุณสามารถเริ่มการทำความเย็นใหม่ได้” เขาพูดว่า. “การศึกษาเหล่านี้เป็นสิ่งที่ฉันคิดว่าสำคัญที่สุดที่ต้องทำก่อนใช้อุปกรณ์กับมนุษย์”
ศึกษาเส้นทางความเจ็บปวด รวมถึง Nav1.8 ซึ่งสำคัญในการส่งสัญญาณความเจ็บปวดจากเส้นประสาททั่วร่างกายไปยังไขสันหลัง
“ฉันคิดว่าโดยธรรมชาติของอาการปวดเรื้อรังหลายๆ แบบทั่วโลก วิธีการนี้ไม่น่าสนใจ” วูดเขียนในอีเมล และเสริมว่าอุปกรณ์ฝังเทียมนั้น “มีปัญหา”
Wood กล่าวว่ายาอย่างเช่นตัวยับยั้ง Nav1.8 จากบริษัทยา Vertex ซึ่งให้ยาในรูปแบบเม็ด ได้แสดงฤทธิ์ในการบรรเทาอาการปวดอย่างรุนแรงในมนุษย์ เมื่อเร็ว ๆ นี้ Vertex ประกาศว่า VX-548 ซึ่งเป็นตัวยับยั้ง Nav1.8 มีประสิทธิภาพดีกว่ายาหลอกในการทดลองระยะที่ 2 สำหรับอาการปวดเฉียบพลันหลังการผ่าตัดสองประเภท
“นี่เป็นความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่กว่ามาก” เขาเขียน
