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韩国科学技术院科学家开发基于水凝胶的柔性“脑机接口”

由一束超薄的多功能聚合物纤维组成

零酱 2021年07月14日 来源:cnBeta

据外媒New Atlas报道,除其他外,大脑植入物能够刺激特定的神经元,并向特定区域输送药物。一种实验性的新植入物可以克服其他植入物的共同局限性,即从刚性状态转变为柔性状态。现有的植入物包括诸如电极等设备,这些设备通常是相当坚硬的。另一方面,这些电极被插入的脑组织则非常柔软。

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因此,身体的免疫系统倾向于将植入物识别为异物,在它们周围形成一层疤痕组织。随着时间的推移,这层组织变得足够厚,以至于阻碍了植入物的正常运作。虽然将电极包裹在柔软的弹性材料中可能有帮助,但这种材料通常仍然比脑组织硬得多,最终仍然会引发免疫反应。

为了寻求替代方案,韩国科学技术院(KAIST)的科学家们开发了一种植入物,由一束超薄的多功能聚合物纤维组成,嵌入并被聚丙烯酰胺-海藻酸水凝胶包围。该纤维束包括一个通过光照射刺激神经元的光波导,三个监测神经元活动的微电极,以及三个定向输送液体药物的微流体通道。

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由于水凝胶在最初的干燥状态下是刚性的,它可以相对容易地插入脑组织而不需要使用任何支持性的引导装置。然而,一旦植入,它就会吸收体液,变得非常柔软和柔韧--就像它周围的组织一样。这意味着它不太可能被认为是一个外来物。

在对实验室小鼠进行测试时,该植入物能够检测到长达6个月的神经信号,据说这 “远远超出了以前的记录”。研究人员还注意到,与传统植入物相比,异物反应明显减少。

首席科学家Seongjun Park教授说:“有了我们的发现,我们期待着像阿尔茨海默病或帕金森病这样需要长期观察的神经系统疾病的研究取得进展。”

有关这项研究的论文最近发表在《自然通讯》杂志上。

去年,来自麻省理工学院和中国的科学家开发了由水凝胶制成的可植入电极,其中包含一种被称为PEDOT:PS的导电聚合物。

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