微流體技術(shù)+碳納米管纖維=更安全的腦內植入

　　據麥姆斯咨詢(xún)報道，萊斯大學(xué)(Rice University)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型裝置，利用微流體技術(shù)在大腦中植入柔韌的導電碳納米管纖維，以幫助記錄神經(jīng)元活動(dòng)，有望取代可能會(huì )損傷腦組織的傳統植入方法。

　　萊斯大學(xué)的研究人員表示，植入技術(shù)能夠改善通過(guò)電極感知神經(jīng)元信號的治療方法，為癲癇病和其它相關(guān)疾病患者展開(kāi)治療。同樣，納米管電極也能幫助研究人員和科學(xué)家們找出認知過(guò)程背后的機制，使得病人能夠看到、聽(tīng)到并控制義肢。

　　該裝置利用快速移動(dòng)的流體所產(chǎn)生的力將絕緣柔性纖維輕輕地推入腦組織中而不變形。該方法可以取代傳統方法——使用堅硬的穿梭物和生物降解護套將電線(xiàn)導入大腦，在此過(guò)程中可能會(huì )導致敏感組織的損傷。

　　體內實(shí)驗表明，微流體裝置能夠迫使粘性流體在細纖維電極周?chē)鲃?dòng)?？焖僖苿?dòng)的液體將纖維拉過(guò)一個(gè)通向腦組織的小孔。盡管導線(xiàn)具有高柔韌性，一旦進(jìn)入腦組織，仍會(huì )保持完全筆直的狀態(tài)。

　　萊斯大學(xué)的工程師，項目負責人之一Jacob Robinson在一篇新聞稿中表示，“電極就像是煮熟后的面條，你試圖把它放到一碗果凍中去。它本身并不起任何作用。但是當你把面條放到水下，水就會(huì )把面條拉直。”即使微流體流動(dòng)速度很快，導線(xiàn)也會(huì )緩慢移動(dòng)。研究人員指出，拉動(dòng)具有彈性的事物比推動(dòng)它更容易。

　　萊斯大學(xué)電氣和計算機工程師，專(zhuān)門(mén)從事神經(jīng)科學(xué)的Caleb Kemere解釋道，“最重要的是我們不是僅僅拉動(dòng)導線(xiàn)的末端或某個(gè)位置，我們沿著(zhù)電極的整個(gè)橫截面拉動(dòng)，拉力分布均勻。”

　　纖維要穿過(guò)的孔是纖維尺寸的三倍。然而，它仍然很小，僅能夠讓少量的流體穿過(guò)。研究人員表示，流體不會(huì )沿著(zhù)導線(xiàn)進(jìn)入腦組織。微流體裝置和腦組織之間的小縫隙使纖維保持既定路線(xiàn)。

　　Robinson說(shuō)道，“我們利用這個(gè)非常短，且無(wú)支撐的長(cháng)度穿透進(jìn)大腦，并利用后端流動(dòng)的液體以保持電極的硬度，最終將其深入到腦組織內。”

　　碳納米管纖維能夠在各個(gè)方向上導電，但如果它希望跟神經(jīng)元通信，只能通過(guò)其尖端傳導。

　　研究人員之一Kemere表示，“我們認為絕緣是理所當然的。但是利用一種能保持碳納米管完整性并阻止離子從側面進(jìn)入的物質(zhì)涂覆碳納米管纖維，并不容易。”

　　他開(kāi)發(fā)出一種適用于碳納米管纖維的涂層技術(shù)，并將其寬度保持在15-30微米之間，比人類(lèi)頭發(fā)絲還細。Robinson補充道，“一旦我們知道了纖維的尺寸，我們就能制造出匹配其尺寸的裝置。結果證明，我們可以將出口通道的直徑做到電極直徑的兩倍或者三倍，同時(shí)也不會(huì )有大量的流體經(jīng)過(guò)。”

　　研究人員希望他們能夠憑借微流體技術(shù)將裝置進(jìn)一步縮小，以便將多個(gè)密集封裝的微電極送入大腦，使植入物變得更安全且更容易嵌入。

　　研究人員將其研究結果發(fā)表在《納米快報》(Nano Letters)上，此項研究得到了美國國防部高級研究計劃署(Defense Advanced Research Project Agency)、威奧切基金會(huì )(Welch Foundation)、美國國家自然科學(xué)基金會(huì )(National Science Foundation)、美國空軍科研辦公室(Air Force Office of Scientific Research)、美國國立衛生院(the National Institutes of Health)和癲癇研究聯(lián)合公民(the Citizens United for Research in Epilepsy)Taking Flight獎金的大力支持。