微型植入式无线设备可以帮助人们修复神经和减轻体重

微型植入式无线设备可以帮助人们修复神经和减轻体重

这种可植入的电子设备可以加速神经愈合并在其工作完成后消失。

J. ROGERS /西北大学
微型植入式无线设备可以帮助人们修复神经和减轻体重

波士顿 -植入电子设备可以稳定心脏,平静震颤和治愈伤口 - 但需要付出代价 这些机器通常是带有电池和电线的大型,突出的装置,需要手术植入,有时需要更换。 那是在改变。 在上个月的材料研究学会会议上,生物医学工程师推出的生物电子技术可以在更小的空间内完成更多的工作,不需要电池,甚至可以在不再需要时溶解。

伦敦大学学院的生物医学工程师Shervanthi Homer-Vanniasinkam说:“这一领域正在大力发展技术。” 通过使生物电子学更容易生存,这些进步可以扩大其使用范围。 德国慕尼黑技术大学的神经电子学专家Bernhard Wolfrum说:“如果你可以利用这一点,就可以为药物带来新的药物治疗方法。” “有很多人朝着这个方向前进。”

其中一位是伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的材料科学家约翰罗杰斯,他正在努力改进外科医生用来刺激创伤患者受损外周神经愈合的现有装置。 在手术过程中,医生将切断的神经缝合在一起,然后通过在修复的两侧放置电极来提供温和的电刺激。 但由于外科医生尽快闭合伤口以防止感染,他们通常会在一小时或更短时间内提供这种刺激。

罗杰斯和他的合作者想知道他们是否可以通过利用的柔软,灵活,可溶解的电子材料来延长治疗 。 他们使用金属,半导体和聚合物的混合物来制作具有两个电极的简单线圈。 线圈设计用作天线,拾取从身体外部无线传输的射频脉冲,并将其转换为温和的电脉冲。 罗杰斯和他的团队将这些装置植入25只大鼠体内,将大鼠的坐骨神经切断至其中一条后腿,每天刺激神经末梢1小时,持续6天。

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J. ROGERS /西北大学

他们在10月8日出版的“ 自然医学”杂志上报告说,与未接受刺激或仅接受一天或几天的动物相比,刺激使神经愈合率提高了约50%。 并且没有必要重新打开伤口来移除小工具。 材料分解并排出体外。 罗杰斯说:“21天后,设备完全消失,似乎没有任何不利影响”。

“毫无疑问,这里有潜在的临床应用,”Homer-Vanniasinkam说。 然而,她指出,在可溶解电子产品进入人体之前,研究人员需要确认设备中的所有材料都会安全降解。

威斯康星大学麦迪逊分校的生物电子学专家徐旭东正在开发微型无线设备,利用其他人开创的技术将身体的运动转化为电流。 在11月29日ACS Nano报道的一项研究中,这是一种指尖大小的发生器,可以为老鼠皮肤的伤口提供微小的电脉冲流。 在会议上,王先生描述了类似的发电机模拟商用植入电极,旨在帮助肥胖患者减肥。

这些装置刺激迷走神经的一个分支,从结肠和胃延伸到脑干,有助于在进食后传递饱腹感。 可用设备是起搏器尺寸,包含经常需要更换的电池,需要反复手术。 Wang和他的同事想看看他们的小型设备是否可以完成同样的工作,而这种设备不需要电池。

他们将他们的设备植入老鼠胃的外壁,因此器官在进食过程中的运动会为发生器提供动力。 在会议上,王报告说,发电机的动物在正常时间吃,但比对照动物少。 大鼠在18天内体重减轻38%,此时体重稳定。

德克萨斯州休斯顿赖斯大学的应用物理学家雅各布·罗宾逊(Jacob Robinson)将他的植入刺激器进一步缩小到一粒米的大小。 它不是通过运动提供动力,而是通过身体外部传递的磁场脉冲提供动力,旨在取代用于控制帕金森病患者震颤的大型电池供电脑刺激器。 在患有这种疾病的老鼠身上,罗宾逊将其微小的装置植入丘脑底核,这是大型装置所针对的大脑区域。 他在会议上说,动物的震颤消失了,他们的动作变得正常了。

“这非常令人鼓舞,”罗杰斯说。 他指出,罗宾逊和其他人正在将他们的刺激器瞄准成熟的临床领域,迫切需要更好的设备。 罗杰斯表示,“立即使用将会非常强大,因为它可以帮助加快监管机构批准此类设备的速度,并为患者铺平道路。”