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透過智能手機操縱腦細胞

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/08/08
具有可替換藥物盒和藍牙低能量的神經植入物,可以靶向特定神經元。圖片來源:韓國高等科學技術研究院KAIST

研究人員開發了一種可以使用智能手機進行無線控制的軟神經植入物。它是第一個能夠無限期提供多種藥物和多種顏色光源的無線神經設備。神經科學家認為可以加快發現帕金森氏症、阿茲海默症、成癮、抑鬱症和疼痛等腦部疾病的努力。

Jae-Woong Jeong教授領導來自韓國高等科學技術研究院 (KAIST) 電氣工程學院的合作者,發明了一種可以使用由智能手機控制的微小腦植入物來控制神經迴路的裝置。該設備使用類似樂高的可更換藥筒和功能強大的低能量藍牙,可以長時間使用藥物和光線瞄準感興趣的特定神經元。

該研究於85日發表在《Nature Biomedical Engineering》上。

 Jeong教授解釋道:「這種新穎的設備是先進電子設計和強大的微奈米工程的結晶。我們有興趣進一步開發這項技術,為臨床應用製造腦植入物。」

這項技術顯著地使神經科學家使用的傳統方法相形見絀,神經科學家通常涉及剛性金屬管和光纖來傳遞藥物和光。除了由於設備龐大而限制受試者的運動外,它們相對剛性的結構,隨著時間推移導致軟腦組織的損傷,因此不適合長期植入。儘管透過結合軟探針和無線平台已經做出一些努力,來部分地減輕不良組織響應,但是先前的解決方案受到它們不能長時間輸送藥物,以及龐大且複雜的控制設置的限制。

為了實現慢性無線藥物輸送,科學家必須解決藥物耗盡和蒸發的關鍵挑戰。為了解決這個問題,研究人員發明了一種帶有可更換藥物盒的神經裝置,可以讓神經科學家在幾個月內研究相同的腦迴路,而不必擔心藥物耗盡。

這些隨插即用藥筒被組裝成一個用於小鼠的腦植入物,具有人類頭髮厚度的柔軟且超薄的探針,由微流體通道和小於一粒鹽的微小LED組成 ,用於無限制的藥物劑量和輕度輸送。

透過智能手機上簡潔的用戶界面進行控制,神經科學家可以輕鬆觸發任何植入目標動物的光,和藥物輸送的任何特定組合或精確排序,而無需在實驗室內進行實際操作。使用這些無線神經設備,研究人員還可以輕鬆設置全自動動物研究,其中一種動物的行為可以透過觸發光和/或藥物輸送影響其他動物。

KAIST與科羅拉多大學博爾德分校的研究人員Raza Qazi說:「無線神經設備,能夠實現以前從未實現的慢性化學和光學神經調節。」