微流體技術+碳納米管纖維=更安全的腦內植入

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

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

　　該裝置利用快速移動的流體所產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——使用堅硬的穿梭物和生物降解護套將電線導入大腦，在此過程中可能會導致敏感組織的損傷。

　　體內實驗表明，微流體裝置能夠迫使粘性流體在細纖維電極周圍流動?？焖僖苿拥囊后w將纖維拉過一個通向腦組織的小孔。盡管導線具有高柔韌性，一旦進入腦組織，仍會保持完全筆直的狀態(tài)。

　　萊斯大學的工程師，項目負責人之一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。但是當你把面條放到水下，水就會把面條拉直。”即使微流體流動速度很快，導線也會緩慢移動。研究人員指出，拉動具有彈性的事物比推動它更容易。

　　萊斯大學電氣和計算機工程師，專門從事神經(jīng)科學的Caleb Kemere解釋道，“最重要的是我們不是僅僅拉動導線的末端或某個位置，我們沿著電極的整個橫截面拉動，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，流體不會沿著導線進入腦組織。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，“我們利用這個非常短，且無支撐的長度穿透進大腦，并利用后端流動的液體以保持電極的硬度，最終將其深入到腦組織內。”

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

　　研究人員之一Kemere表示，“我們認為絕緣是理所當然的。但是利用一種能保持碳納米管完整性并阻止離子從側面進入的物質涂覆碳納米管纖維，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，并將其寬度保持在15-30微米之間，比人類頭發(fā)絲還細。Robinson補充道，“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，同時也不會有大量的流體經(jīng)過。”

　　研究人員希望他們能夠憑借微流體技術將裝置進一步縮小，以便將多個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果發(fā)表在《納米快報》(Nano Letters)上，此項研究得到了美國國防部高級研究計劃署(Defense Advanced Research Project Agency)、威奧切基金會(Welch Foundation)、美國國家自然科學基金會(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獎金的大力支持。