哈佛大学最新研究成果:可注射柔性网状脑电极

永利游戏网站2017年2月8日讯  可注射柔性网状脑电极,能够在小鼠大脑实现单神经元细胞水平的细胞活动的长期、稳定监测,有望成为神经性疾病如帕金森症的新疗法。

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哈佛大学最新研究成果:可注射柔性网状脑电极

哈佛大学的研究小组最近在《自然 纳米技术》上报道了他们发明的一项可用于注射的柔性网状脑电极的技术。这样的电极材料被注入小鼠大脑后,能够记录小鼠的大脑活动,却几乎对神经元不造成损伤。这样的技术提高了大脑移植物的生物相容性,有望在帕金森或者其他神经回路研究中发挥重要作用。

没有参与这项研究的华盛顿大学神经生物学家Michael R. Bruchas说道,这样的新器件可能改变了我们整个对于电子器件和大脑相互融合的认识,由此引发的新技术令人期待!

哈佛大学的Charles M.Lieber教授说:“FDA早就批准了一些被用来治疗帕金森等脑部疾病的可植入器件,尽管这些器件很成功,但是他们都有显著的缺点,他们的力学性质,比如柔软度,无法和大脑组织匹配。因而当大脑在头骨里移动的时候,电子器件却并不会跟着移动,相反地,器件和大脑组织会相互摩擦,导致神经元的损伤,进一步引发免疫反应。免疫反应会在器件周围形成疤痕组织,进一步影响了器件的功能。”

Lieber教授和他的团队开发的新型电子器件,比之前报道的器件要柔软一万到一百万倍。这种新器件插到老鼠的大脑里头一个月,也几乎看不到什么组织反应:器件周围的神经元密度和移植之前相比没有变化。

为了获得这样的柔软度,他们开发的电子器件要比先前的薄很多(800纳米 vs 10微米)。同时类似于细铁丝网的网格状结构也要比之前的层状结构柔软得多。这种新器件由金纳米线和包裹纳米线的生物相容性好的聚合物组成。这些金纳米线相互交叉,形成平行四边形结构。这种设计使得器件可以卷起来,被吸进注射器,注射到大脑的时候,又能轻易得流出来。事实上,该研究团队可以把宽度30倍于针头内径的网状电极从针里面注射出来,而不发生任何堵塞。

这种依靠注射而不是传统上通过手术移植电极的手段使得电极可以插到脑子更深的部位或者其他困难的部位。这样一来,这些大脑部位的信号就能轻易被采集到。

Lieber说他们的团队正在测试这种可注射电极超过一个月的生物相容性。他们还计划尝试记录老鼠视网膜上单个神经元的活动,或者把干细胞和网状电极一同注射到患有中风的小鼠脑子里头观察是否能够促进神经再生。

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