KAIST科學家開發基於水凝膠的柔性“腦機接口”
據外媒New Atlas報導,除其他外,大腦植入物能夠刺激特定的神經元,並向特定區域輸送藥物。一種實驗性的新植入物可以克服其他植入物的共同局限性,即從剛性狀態轉變為柔性狀態。現有的植入物包括諸如電極等設備,這些設備通常是相當堅硬的。另一方面,這些電極被插入的腦組織則非常柔軟。
因此,身體的免疫系統傾向於將植入物識別為異物,在它們周圍形成一層疤痕組織。隨著時間的推移,這層組織變得足夠厚,以至於阻礙了植入物的正常運作。雖然將電極包裹在柔軟的彈性材料中可能有幫助,但這種材料通常仍然比腦組織硬得多,最終仍然會引發免疫反應。
為了尋求替代方案,韓國科學技術院(KAIST)的科學家們開發了一種植入物,由一束超薄的多功能聚合物纖維組成,嵌入並被聚丙烯酰胺-海藻酸水凝膠包圍。該纖維束包括一個通過光照射刺激神經元的光波導,三個監測神經元活動的微電極,以及三個定向輸送液體藥物的微流體通道。
由於水凝膠在最初的干燥狀態下是剛性的,它可以相對容易地插入腦組織而不需要使用任何支持性的引導裝置。然而,一旦植入,它就會吸收體液,變得非常柔軟和柔韌–就像它周圍的組織一樣。這意味著它不太可能被認為是一個外來物。
在對實驗室小鼠進行測試時,該植入物能夠檢測到長達6個月的神經信號,據說這“遠遠超出了以前的記錄”。研究人員還注意到,與傳統植入物相比,異物反應明顯減少。
首席科學家Seongjun Park教授說:“有了我們的發現,我們期待著像阿爾茨海默病或帕金森病這樣需要長期觀察的神經系統疾病的研究取得進展。”
有關這項研究的論文最近發表在《自然通訊》雜誌上。
去年,來自麻省理工學院和中國的科學家開發了由水凝膠製成的可植入電極,其中包含一種被稱為PEDOT:PS的導電聚合物。