柔性植入物能定向輸藥至不同腦區(qū)

來源：科技日?qǐng)?bào)

記者：劉霞

一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種細(xì)長(zhǎng)柔韌、內(nèi)置微通道的新型腦植入物，可定向輸送藥物至大腦不同區(qū)域。這項(xiàng)突破有望推動(dòng)對(duì)癲癇、記憶與決策等復(fù)雜腦功能的研究，并為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的精準(zhǔn)治療開辟新路徑。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《先進(jìn)科學(xué)》雜志。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

該裝置名為微流體軸向電極，由丹麥理工大學(xué)、哥本哈根大學(xué)與英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院等機(jī)構(gòu)科學(xué)家聯(lián)合開發(fā)。微流體軸向電極之名源于其核心設(shè)計(jì)理念：功能沿軸向分布，不同于傳統(tǒng)末端作用的設(shè)備，它能在植入路徑上的多個(gè)深度同步進(jìn)行光刺激、電信號(hào)記錄與藥物遞送。

目前大多數(shù)腦植入物采用硅基硬質(zhì)材料，容易引發(fā)腦組織炎癥和免疫反應(yīng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性差。而新電極由柔軟的聚合物光纖制成，質(zhì)地接近腦組織，能隨大腦自然運(yùn)動(dòng)而彎曲，顯著減少機(jī)械損傷與慢性排斥。更關(guān)鍵的是，它的尖端經(jīng)過特殊傾斜設(shè)計(jì)，體積更小，插入時(shí)對(duì)腦組織的破壞更輕，實(shí)現(xiàn)了更高精度、更低創(chuàng)傷的植入。

傳統(tǒng)腦用光纖多為平頭結(jié)構(gòu)，僅在最末端釋放光或進(jìn)行測(cè)量，如同一根“探針鼻尖”觸碰目標(biāo)區(qū)域。這種單點(diǎn)操作極大限制了研究范圍，許多重要腦功能涉及皮層與深部結(jié)構(gòu)（如海馬體）之間的跨層互動(dòng)，單一作用點(diǎn)難以捕捉全貌。

微流體軸向電極通過一種類似“拉糖絲”的精密工藝制造：粗大的聚合物棒被加熱后拉伸成直徑不足半毫米的超細(xì)纖維。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成，中央是導(dǎo)光芯，周圍環(huán)繞8個(gè)微型流體通道，還可嵌入用于電生理記錄的超細(xì)金屬導(dǎo)線。

這一設(shè)計(jì)使團(tuán)隊(duì)能在同一根柔性纖維上，實(shí)現(xiàn)多深度光刺激、跨層電信號(hào)采集，以及在相距近3毫米的不同腦區(qū)精準(zhǔn)注射不同藥物或化學(xué)物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)已在小鼠身上成功驗(yàn)證。植入微流體軸向電極后，小鼠可自由活動(dòng)，未見明顯不適。結(jié)果顯示，研究者能同時(shí)監(jiān)測(cè)小鼠大腦皮層與海馬體等深層區(qū)域的電活動(dòng)，并在多個(gè)層次獨(dú)立施加光刺激或注入試劑。

隨著進(jìn)一步優(yōu)化，微流體軸向電極有望成為研究腦疾病機(jī)制、開發(fā)閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控療法的重要工具。