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新材料如海参皮肤“软硬自如”,有望用于脑机接口电极保护

2008-03-19 01:52 Jeffrey Capadona等 Science 阅读 0
核心摘要: 研究人员受海参皮肤启发,研发出一种可在刚性与柔软状态间转换的新型材料,有望用作脑内微电极的保护鞘,减轻对脑组织的损伤,提高帕金森病、中风等神经疾病治疗中电极的长期稳定性。该材料由纤维素纳米纤维与共聚物复合而成,通过氢键的可逆调控实现力学性能切换。

据3月7日《科学》(Science)杂志报道,研究人员研发出一种新型材料,其特性类似海参皮肤,可在刚性与柔软状态之间可逆转换。这种材料未来有望应用于生物医学植入物,例如作为包裹脑内微电极的保护鞘。在植入时,保护鞘保持刚性以便精准定位;植入后则转变为柔软状态,以减轻对周围脑组织的机械刺激和免疫反应。

微电极目前已用于治疗帕金森病、中风及脊髓损伤等神经系统疾病,但传统刚性电极会引发机体产生疤痕组织,包裹电极表面,导致信号传导效率下降,影响长期疗效。该新型材料通过动态调节力学性能,有望解决这一难题。

美国凯斯西储大学的Jeffrey Capadona及其同事在橡胶状共聚物基体中添加了纤维素纳米纤维(即“晶须”)。当加入一种能形成氢键的溶剂时,溶剂会打断纤维间的氢键连接,使材料变软;溶剂挥发后,纤维网络重新形成氢键,材料恢复刚性。研究人员使用的纤维素晶须来源于被囊动物(一种固着海洋生物)的套膜,但他们指出,木材和棉花等可再生资源也可作为类似纳米纤维的来源。

该研究为神经植入物材料设计提供了新思路,未来或可结合脑机接口技术,实现更安全、更长效的神经信号记录与调控。

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