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Science:科学家开发出一种能冷却疼痛神经的生物可吸收植入物

来源:中国生物技术网 2022-07-06 10:57

你可能有过这样的体验:在寒风萧萧的冰天雪地里,如果不戴手套骑车,你的手会被冻到麻木,然后必须要借助哈气和搓一搓的组合方式来让手慢慢恢复知觉。
你可能有过这样的体验:在寒风萧萧的冰天雪地里,如果不戴手套骑车,你的手会被冻到麻木,然后必须要借助哈气和搓一搓的组合方式来让手慢慢恢复知觉。
其实,这种冻到失去知觉的机制已被医学用于物理镇痛,例如:冰敷。冰敷可以镇痛,还可以消肿。但前提是,首先得有一个低温的东西,而且只能在短时间内用于身体部分区域。
当然,还有更简单的镇痛方式:吃止疼药,一片不行再来一片,直到你发现你已经依赖了它。
显然,这些能缓解疼痛的方式都不甚理想。
2022年6月30日,发表在《Science》上的一项最新研究中,来自美国西北大学领导的研究团队开发出一种生物可吸收的微型柔性植入物,在不需要准备冰块,也不用吃药的情况下按需缓解疼痛。

 
 
研究人员认为,这种创新型植入对接受常规手术甚至截肢和移植的患者最有价值。外科医生可以在手术过程中植入该装置,以帮助控制患者的术后疼痛。该植入物有望成为高度成瘾药物的理想替代方案。
虽然其他冷却疗法和神经阻滞剂已经过实验测试,但都有难以克服的局限性。以前,科学家们也曾探索过冷冻疗法,例如,通过注射冷却。但这些方法不能精准地靶向特定神经,而是冷却了大面积组织。因此,可能导致组织损伤和炎症等不良影响。
这种新型植入装置非常小,最宽处也才5毫米。它通过轻柔地缠绕在神经上来提供精准且有针对性的冷却,从而麻痹受影响的神经以阻止其向大脑发出疼痛信号。外部还有一个泵用于远程激活并按需调节强度。当不需要它时,它就会自然地被吸收到体内。因此,无需额外的手术取出。
虽然这个植入物听起来有点儿“魔幻”,但它其实利用了一个人人都知道的简单概念:蒸发。就是与汗液蒸发冷却身体的方式类似。装置内的液体冷却剂会在感觉神经的特定位置被诱导蒸发。
该研究合著者、圣路易斯华盛顿大学医学院的Matthew MacEwan博士说:“当你冷却神经时,穿过神经的信号会变得越来越慢,直到完全停止。我们特异性地靶向外周传递感觉刺激的神经,痛觉神经就在其中。通过仅冷却一个或两个靶神经,我们可以有效地调控身体特定区域的疼痛信号。"
为了诱导冷却效果,该装置上有个微小的微流体通道:一个通道装有液体冷却剂(全氟戊烷);另一个内置惰性气体干氮。当液体和气体一起流入腔室时就会发生反应(液-气相变),从而导致液体迅速蒸发。同时,一个微型集成传感器监测神经温度,以确保它不会冷过劲儿,因为过度冷却会损害神经及其周围的脆弱组织。
研究人员表示,必须要精确控制冷却的持续时间和温度。通过监测神经的温度,可以自动调整流速,以可逆、安全的方式设定阻止疼痛的点。
在急性动物实验中,这个微流控冷却植入物能够可逆地消除诱发神经信号。柔软卷曲的结构与大鼠坐骨神经紧密贴合,且无需缝合,也没有造成机械损伤。胫骨前肌肌电图(EMG)显示,在8分钟内从31°C冷却到5°C期间,肌电图幅度减少92%,神经肌肉活动信号潜伏期增加了64%。复温3分钟后,振幅和潜伏期分别恢复到初始值的108%和100%。
该研究通讯作者、西北大学材料科学与工程系教授John Rogers说:“我们乐观地认为,这代表了治疗疼痛的工程方法非常有前景的起点。但在用于临床之前,可能还需要一段时间。”

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