国外研发首个可生物降解的灵敏植入式传感器

康涅狄格大学的工程师设计了一种无毒、可生物降解的装置,该装置可以帮助药物从血管进入脑组织——这是传统的通过人体防御机制进行阻断的途径。 

  大脑中的血管由紧密结合的细胞排列起来,从而形成一个所谓的血脑屏障,该屏障可以将大脑本身与细菌和毒素进行隔离。但是,这种血脑屏障也阻断了治疗脑部疾病的药物。因此,康涅狄格大学的工程师设计了一种无毒、可生物降解的装置,该装置可以帮助药物从血管进入脑组织——这是传统的通过人体防御机制进行阻断的途径。 

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  康涅狄格大学的生物医学工程师 Thanh Nguyen 说:“超声波是能够通过该屏障的一种安全且有效的方法。”将超声波聚焦于合适位置,可以震动血管内的细胞,然后就能够打开血脑屏障的短暂裂缝,该裂缝足够大,足以使药物通过。但是,要做到这一点,目前的超声波技术需要在一个人的头骨周围排列多个超声波源,然后使用 MRI 机器来引导操作人员在正确位置进行超声波聚焦。每当一个人需要一剂药物时,做这件事是笨重、困难且昂贵的。

  不过,还有另一种方法:植入设备可以在大脑中局部应用超声波。其精确度和可重复性要高得多,但大多数超声传感器都含有铅等有毒物质。它们必须在使用后进行手术移除,且有可能伤害大脑组织。

  Nguyen 认为可能会有更好的工具来实现这一目的。他的实验室专门研究压电生物材料,压电材料将物理应变(比如弯曲或压缩)转化为电,反之亦然。这些材料能够利用电来制造振动,是传感器的完美材料。

  Nguyen 的研究生 Eli Curry 发现了如何将可生物降解的聚合物聚L-乳酸(PLLA)纺成宽度仅 200 纳米而长度为数十至数百微米的微小纳米纤维。当研究人员在这种纺丝过程中施加高压时,纤维就会拉伸并对齐。由于对齐,于是它们就可以编织成一个网格。纤维的排列增强了它们的压电响应,与聚合物的常规薄膜相比,纳米纤维 PLLA 能够使用更少的电能来产生较大振动。这些高度压电的纳米纤维使得研究人员能够制造出一种灵敏的、可生物降解的植入式传感器,它可以无线测量器官内的压力,同一传感器也可以作为超声波传感器

  PLLA 常用于溶解外科缝合线,是一种非常安全的生物相容性材料。因此,当研究生 Thinh Le 将 PLLA 传感器植入小鼠时,他发现这些传感器能够安全地进行生物降解。最重要的是,该装置可以产生控制良好的超声波,可以局部打开血脑屏障,从而帮助注射到血液中的药物进入脑组织。

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电子行业从业者。