帶有 3D 打印外殼的微型薄膜電極已被植入鳴禽的周圍神經(jīng)系統(tǒng)中，它成功地記錄了驅(qū)動(dòng)發(fā)聲的電脈沖。
俄勒岡大學(xué) Phil and Penny Knight 神經(jīng)科學(xué)家 Tim Gardner 表示，這項(xiàng)研究被視為生物電子醫(yī)學(xué)新興領(lǐng)域的一項(xiàng)進(jìn)展，最終可能為炎癥性腸綜合征、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和糖尿病等疾病帶來新的治療方法。加速科學(xué)影響力的校園。
加德納是該項(xiàng)目的首席研究員，該項(xiàng)目于 8 月 21 日在《自然通訊》雜志上詳細(xì)介紹。
他的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為納米夾的裝置，其直徑約為人類頭發(fā)的直徑。它是第一個(gè)用于記錄或刺激周圍神經(jīng)的袖帶電極，其尺寸與體內(nèi)最小的神經(jīng)兼容。這項(xiàng)研究是在他以前在波士頓大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室完成的，目前正在他的奈特校園實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)一步推進(jìn)。
2019 年 6 月加入俄勒岡大學(xué)的加德納說：“我認(rèn)為許多未來的設(shè)備將結(jié)合使用標(biāo)準(zhǔn)潔凈室工藝的薄膜微加工和微米級(jí) 3D 打印。這適用于生物醫(yī)學(xué)植入物，例如以及實(shí)驗(yàn)物理和其他領(lǐng)域的設(shè)備。”
納米夾可以解碼和調(diào)制在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中傳播的電信號(hào)，周圍神經(jīng)系統(tǒng)包含大腦和脊髓外部控制末端器官的神經(jīng)和神經(jīng)元細(xì)胞。Gardner 說，生物電醫(yī)學(xué)試圖調(diào)節(jié)這些信號(hào)來治療慢性問題，如哮喘、膀胱控制、高血壓、多囊卵巢綜合癥，甚至某些 COVID-19 病例中的破壞性炎癥反應(yīng)。
除了在成年雄性斑胸草雀發(fā)聲過程中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高信噪比的神經(jīng)信號(hào)記錄之外，該設(shè)備還使研究人員能夠精確控制神經(jīng)的輸出。他們能夠針對(duì)納米夾內(nèi)六個(gè)電觸點(diǎn)的不同空間激活模式引發(fā)不同的發(fā)聲。
這種時(shí)空控制可能對(duì)未來的生物醫(yī)學(xué)植入物有用，這些植入物不僅尋求激活神經(jīng)，而且對(duì)在末端器官中具有不同功能的神經(jīng)內(nèi)的特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間選擇性。
加德納說，該設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是易于手術(shù)植入，這仍然是未來生物電醫(yī)學(xué)中一個(gè)重要的突出問題。
“想象一下，你必須操縱一根小神經(jīng)，并使用鑷子將一個(gè)裝置固定在其上，以打開袖帶電極并將其放置在神經(jīng)上，”他說。“當(dāng)前袖帶電極所需的微操作可能會(huì)損壞最小的神經(jīng)。相比之下，3D 制造的納米夾只需將其推到神經(jīng)上即可植入。這種簡(jiǎn)單的植入可能允許進(jìn)行鎖孔手術(shù)或其他微創(chuàng)手術(shù)”。
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