有機電極可實現無需手術的短期電療
研究人員開發出了一種柔軟的導電電極,這種電極不需要進行侵入性手術植入,而且隨著時間的推移會被人體吸收。他們說,他們的方法可能是一種通過電刺激治療癌症和神經損傷等非慢性疾病的新方法。對組織和神經系統的治療性電刺激通常用於帕金森病或癲癇等慢性疾病,通過手術植入電極向特定腦區提供電脈衝。但電療也能使疼痛、神經損傷或癌症等非慢性疾病患者受益。
研究人員在斑馬魚的大腦中植入了一個可溶解的有機電極,用它來發送電信號(以綠色標出)Hjort 等人/隆德大學
隆德大學和哥德堡大學的研究人員開發出了一種導電有機電極,這種電極無需侵入性手術即可植入人體,與人體融為一體,並隨著時間的推移而溶解。
這項研究的第一作者馬丁-希約爾特(Martin Hjort)說:”我們的工作自然地將電子與生物系統集成在一起,這為治療難以治癒的非慢性疾病提供了可能性。在研究中,我們使用了斑馬魚,它是研究大腦結構中有機電極的極佳模型”。
研究人員使用A5 製作了電極,這是一種水溶性混合離子電子聚合物,具有獨特的品質:它能在凝膠鑄模中自組裝,生成一種高導電性水凝膠,並在數月內保持穩定。它還由稱為低聚物的小聚合物組成,因此具有更好的生物吸附特性。
斑馬魚是肢體再生和神經病變或神經損傷導致疼痛的模型,研究人員利用套管直徑為30微米的注射器將A5注入斑馬魚的大腦(A5納米粒子平均大小為80納米)。當A5 與內源性離子發生作用時,它會自行排列形成一個穩定的軟電極。
隨著時間的推移,軟電極的厚度逐漸增加,樹突開始從中生長出來,與周圍的細胞形成緊密聯繫。通過對植入電極的魚切除的腦片施加電脈衝,研究人員可以控制神經信號。
“我們開發了一種技術,用一根頭髮絲大小的針將納米粒子溶液注入組織中,”該研究的通訊作者羅傑-奧爾森說。”這些由小分子鏈(聚合物)組成的微粒隨後自組織成一種導電結構,並與人體細胞融為一體。”
導電結構在插入後九天左右開始降解,然後被完全吸收,不會對魚造成損害。研究人員說,他們的新型微創電極為將其用於非慢性治療提供了可能性。下一步是在更大的囓齒類動物和靈長類動物的大腦中嘗試這種方法。
這項研究發表在《自然通訊》雜誌上。