生物相容性腦機介面概念出爐
- 發佈時間：2015-08-11 01:30:33 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京8月10日電 （記者常麗君）植入式神經假體裝置（NPDs）是腦機介面（BCIs）的關鍵組成部分，直接與局部神經細胞對接。但NPDs可能會被免疫系統排斥而使移植失敗。最近來自美國佐治亞理工學院等多家單位的一個研究小組提出了一種柔性生物相容腦植入裝置設想，有望降低免疫反應，提高手術成功率，為那些脊髓損傷和使用義肢的人帶來利益。相關論文發表在《微系統與奈米工程》雜誌上。
目前最先進的NPDs通常由硅和貴金屬製成，堅硬的材料和柔軟的腦組織機械性質不匹配，而且NPDs材料屬於外來物，會引起介面部位炎症反應，甚至神經退化，使記錄的神經信號失真。
研究小組提出的生物相容性介面稱為“基於細胞外基質的植入式神經電極”（ECM-NEs）。腦組織的細胞外基質（ECM）主要包括層黏連蛋白、纖維連接蛋白和膠原蛋白，將含有ECM分子和抗炎症藥物的生物分子涂在NPD表面，能很好地解決生物相容性問題。研究人員發現，當把ECM材料作為涂層和支架時，能形成天然的生物相容性基質，促進神經再生，增強神經元和介面間的連接性。這些分子還能調節免疫反應，減少發炎和神經膠質疤痕的形成。
這種設計將接入腦中的非天然材料最小化，而且植入部分在接入目標腦區時能保持堅硬，隨後變得柔軟，與周圍腦組織柔軟程度相匹配，減小組織的炎症反應。
但目前，利用細胞外基質向腦內植入功能性電極還只是一種概念論證。論文作者之一、佐治亞理工學院與艾默裏醫學院副教授洛塔什·卡魯姆拜雅説：“我們希望一旦掌握相關的奈米製造技術，能將這一設想轉化為臨床應用，將這種生物相容性電極用於下一波腦植入手術。”
據美國國家衛生研究院報告，目前美國每190人中就有一個失去肢體的。對這些殘疾人來説，護理成本和保證生活品質都是巨大負擔。NPDs開發出來已近20年，為這些人獨立生活帶來了很大幫助。
總編輯圈點
全世界植入式醫療的研究結果頻頻向我們證明植入式醫療時代即將到來。這一次，美國的研究團隊將生物相容腦應用在脊椎損傷的治療中。這是一種脊髓神經細胞失去了大腦的意識支配的疾病，患者迫切地需要進行意願性的功能活動。這一讓人振奮的突破，讓植入式醫療成為醫療研發新寵，但較為深入的學術研究、跨領域的多學科協作以及苛刻的臨床實驗讓植入式醫療電子設備在美國等發達國家的發展如火如荼，希望未來越來越多的研究成果出現在中國。
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