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據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，萊斯大學(xué)（Rice University）的研究人員開發(fā)出一種新型裝置，利用微流體技術(shù)在大腦中植入柔韌的導(dǎo)電碳納米管纖維，以幫助記錄神經(jīng)元活動(dòng)，有望取代可能會(huì)損傷腦組織的傳統(tǒng)植入方法。

萊斯大學(xué)的研究人員表示，植入技術(shù)能夠改善通過電極感知神經(jīng)元信號(hào)的治療方法，為癲癇病和其它相關(guān)疾病患者展開治療。同樣，納米管電極也能幫助研究人員和科學(xué)家們找出認(rèn)知過程背后的機(jī)制，使得病人能夠看到、聽到并控制義肢。

該裝置利用快速移動(dòng)的流體所產(chǎn)生的力將絕緣柔性纖維輕輕地推入腦組織中而不變形。該方法可以取代傳統(tǒng)方法——使用堅(jiān)硬的穿梭物和生物降解護(hù)套將電線導(dǎo)入大腦，在此過程中可能會(huì)導(dǎo)致敏感組織的損傷。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，微流體裝置能夠迫使粘性流體在細(xì)纖維電極周圍流動(dòng)。快速移動(dòng)的液體將纖維拉過一個(gè)通向腦組織的小孔。盡管導(dǎo)線具有高柔韌性，一旦進(jìn)入腦組織，仍會(huì)保持完全筆直的狀態(tài)。

萊斯大學(xué)的工程師，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一Jacob Robinson在一篇新聞稿中表示，“電極就像是煮熟后的面條，你試圖把它放到一碗果凍中去。它本身并不起任何作用。但是當(dāng)你把面條放到水下，水就會(huì)把面條拉直。”即使微流體流動(dòng)速度很快，導(dǎo)線也會(huì)緩慢移動(dòng)。研究人員指出，拉動(dòng)具有彈性的事物比推動(dòng)它更容易。

萊斯大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程師，專門從事神經(jīng)科學(xué)的Caleb Kemere解釋道，“最重要的是我們不是僅僅拉動(dòng)導(dǎo)線的末端或某個(gè)位置，我們沿著電極的整個(gè)橫截面拉動(dòng)，拉力分布均勻。”

纖維要穿過的孔是纖維尺寸的三倍。然而，它仍然很小，僅能夠讓少量的流體穿過。研究人員表示，流體不會(huì)沿著導(dǎo)線進(jìn)入腦組織。微流體裝置和腦組織之間的小縫隙使纖維保持既定路線。

Robinson說道，“我們利用這個(gè)非常短，且無支撐的長度穿透進(jìn)大腦，并利用后端流動(dòng)的液體以保持電極的硬度，最終將其深入到腦組織內(nèi)。”

碳納米管纖維能夠在各個(gè)方向上導(dǎo)電，但如果它希望跟神經(jīng)元通信，只能通過其尖端傳導(dǎo)。

研究人員之一Kemere表示，“我們認(rèn)為絕緣是理所當(dāng)然的。但是利用一種能保持碳納米管完整性并阻止離子從側(cè)面進(jìn)入的物質(zhì)涂覆碳納米管纖維，并不容易。”

他開發(fā)出一種適用于碳納米管纖維的涂層技術(shù)，并將其寬度保持在15-30微米之間，比人類頭發(fā)絲還細(xì)。Robinson補(bǔ)充道，“一旦我們知道了纖維的尺寸，我們就能制造出匹配其尺寸的裝置。結(jié)果證明，我們可以將出口通道的直徑做到電極直徑的兩倍或者三倍，同時(shí)也不會(huì)有大量的流體經(jīng)過。”

研究人員希望他們能夠憑借微流體技術(shù)將裝置進(jìn)一步縮小，以便將多個(gè)密集封裝的微電極送入大腦，使植入物變得更安全且更容易嵌入。

研究人員將其研究結(jié)果發(fā)表在《納米快報(bào)》（Nano Letters）上，此項(xiàng)研究得到了美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署（Defense Advanced Research Project Agency）、威奧切基金會(huì)（Welch Foundation）、美國國家自然科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）、美國空軍科研辦公室（Air Force Office of Scientific Research）、美國國立衛(wèi)生院（the National Institutes of Health）和癲癇研究聯(lián)合公民（the Citizens United for Research in Epilepsy）Taking Flight獎(jiǎng)金的大力支持。