科學(xué)家打造出只需通過無線外部充電的新型人體植入物
據(jù)外媒報(bào)道,當(dāng)涉及到某些神經(jīng)疾病的治療時(shí),醫(yī)生們會越來越多地考慮使用靠電池驅(qū)動(dòng)的植入物來刺激大腦的某些部分。然而現(xiàn)在科學(xué)家開發(fā)出了一種由外部磁場供電的裝置。通常情況下,對于癲癇或帕金森氏癥等疾病來說,神經(jīng)刺激電極可以通過手術(shù)植入大腦。
![]() 這些電極會被硬連接到一個(gè)單獨(dú)的由電池供電的類起搏器的裝置上,該裝置則都會被植入身體其他部位的皮下。雖然電池可以充電,但它最終還是會發(fā)生耗損并在最終需要通過手術(shù)更換。 作為一種替代方法,研究人員現(xiàn)在研究出了一種只有在需要的時(shí)候給大腦植入物無線充電的方法。雖然有人提出了超聲波、無線電波和光能等能量來源,但位于德克薩斯州休斯頓的萊斯大學(xué)的科學(xué)家指出,所有這些能量來源要么會受到生物組織的干擾,要么會產(chǎn)生大量有害的熱量。 在研究生Amanda Singer的帶領(lǐng)下,他們這支團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種磁能神經(jīng)刺激器。它的形狀是一層薄薄的矩形薄膜--大約米粒大小--由兩層材料組成。第一層是由鐵、硼、硅和碳組成的磁限制箔,當(dāng)受到磁場作用時(shí),它會在分子水平上振動(dòng);第二層是壓電晶體,它將金屬箔的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓,然后集成電路對電壓進(jìn)行調(diào)制進(jìn)而將其頻率降低到神經(jīng)元會對其做出反應(yīng)的程度。 ![]() 在實(shí)驗(yàn)室測試中,研究團(tuán)隊(duì)在老鼠的頭部皮下植入了一個(gè)植入物,這個(gè)植入物跟延伸到大腦獎(jiǎng)勵(lì)中心的電極相連。這些嚙齒動(dòng)物可以在籠子里自由活動(dòng),看得出來它們喜歡待在有磁場激活設(shè)備的地方。 “我們的研究結(jié)果表明,使用磁電材料進(jìn)行無線電力傳輸不僅僅是一個(gè)新穎的想法,”該研究論文的通訊作者Jacob Robinson說道,“這些材料還是臨床級無線生物電子學(xué)的優(yōu)秀候選材料。” 相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《Neuron》上。 報(bào)告鏈接:https://www.cell.com/neuron/pdf/S0896-6273(20)30365-2.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627320303652%3Fshowall%3Dtrue |