說到黃金,你可能會想到珠寶或金條。但瑞典林雪平大學的一個研究小組卻用這種金屬制成了與人體神經(jīng)系統(tǒng)連接的電極,而且是以一種全新的方式。他們設(shè)計的金納米線足夠柔軟、有伸縮性,具有真正的生物兼容性并能與神經(jīng)系統(tǒng)連接。 他們的研究成果發(fā)表在《Small》雜志上,可為新型醫(yī)療植入物和接口鋪平道路,這些植入物和接口可與我們的神經(jīng)近距離接觸,而不會對其造成損害。這些電子設(shè)備通過與人體無縫結(jié)合,可幫助治療癲癇、帕金森癥、癱瘓或慢性疼痛等疾病。 "電子學中使用的傳統(tǒng)導(dǎo)體是金屬,非常堅硬。神經(jīng)系統(tǒng)的機械特性更像是柔軟的果凍,"領(lǐng)導(dǎo)這項研究的材料科學教授 Klas Tybrandt解釋說。"為了獲得準確的信號傳輸,我們需要非常接近相關(guān)的神經(jīng)纖維。" 然而,由于人體在不斷運動,要實現(xiàn)軟硬材料之間的緊密接觸是個問題。使用柔軟、有彈性的電極可以解決這個問題,因為它們不會像堅硬的金屬電極那樣對組織造成損害。但如何使它們既具有足夠的導(dǎo)電性,又具有生物兼容性一直是一大難題,這就是納米金絲的用武之地。 泰布蘭特的團隊在柔軟、有彈性的硅橡膠中嵌入了極細的金絲--比人的頭發(fā)絲細1000倍左右--來制作電極。硅膠已被用于隆胸等植入物,而金和鉑在醫(yī)療設(shè)備中也很常見。 但是,在此之前,用金制造狹長的納米結(jié)構(gòu)一直很困難。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種巧妙的變通方法,即從細長的銀納米線開始,由于銀的獨特性質(zhì),制造這種納米線要容易得多。 Klas Tybrandt 研究小組的博士生 Laura Seufert 決定使用銀納米線作為基板,然后在其周圍生長金。然后將銀移除,留下純度超過 99% 的金結(jié)構(gòu)。 這個過程非常棘手,但為了制造出兼具高導(dǎo)電性、柔軟性和生物兼容性的電極,使其能夠長期與人體連接,這個過程是值得的。測試表明,這種材料在植入人體后至少能保持穩(wěn)定三年。 為了展示他們的軟金電極,研究人員與林雪平神經(jīng)學家西蒙-法內(nèi)博(Simon Farnebo)合作,成功地刺激并記錄了大鼠神經(jīng)的信號。 在完成了基礎(chǔ)研究后,研究小組正試圖進一步改進這種材料,以制造出更小的電極,從而更接近單個神經(jīng)細胞。從心臟起搏器到腦機接口,生物電子學的未來可能會有一個金色的襯里--或者至少是金色的納米線在幕后牽線。 |