4D打印柔性電極可用于神經(jīng)刺激

特定神經(jīng)可進(jìn)行人為刺激以治療疼痛。但神經(jīng)越細(xì)，與所需電極的連接就越困難。德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)和日本NTT醫(yī)療與健康信息學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出采用4D打印技術(shù)生產(chǎn)的柔性電極。一旦接觸到水分，它們就會(huì)自動(dòng)折疊并包裹在細(xì)小的神經(jīng)周?chē)Ｔ撗芯堪l(fā)表在新一期的《先進(jìn)材料》雜志上。

神經(jīng)系統(tǒng)通過(guò)電脈沖控制人體運(yùn)動(dòng)。但醫(yī)學(xué)界也會(huì)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行人為刺激，例如，刺激周?chē)窠?jīng)可用于治療慢性疼痛或睡眠呼吸暫停；刺激迷走神經(jīng)可用于治療抑郁癥和癲癇癥，但這條神經(jīng)的直徑約幾毫米，比較粗。相比之下，刺激直徑從幾十到幾百微米的神經(jīng)就頗具挑戰(zhàn)性，這些細(xì)如發(fā)絲的神經(jīng)需要制作精細(xì)且精準(zhǔn)的電極。

4D打印技術(shù)能以有針對(duì)性的方式重塑3D打印物體，研究人員此次新開(kāi)發(fā)出的4D打印電極，在插入潮濕組織時(shí)，電極會(huì)折疊并包裹在超薄神經(jīng)纖維周?chē)Ｔ撾姌O最初是使用3D打印技術(shù)制造的，可靈活調(diào)整形狀、直徑和其他特征。電極內(nèi)部的結(jié)構(gòu)化鈦金涂層可在電極和神經(jīng)纖維之間“溝通”，研究人員既可刺激神經(jīng)，又可用電極測(cè)量神經(jīng)信號(hào)。

這種新型電極既堅(jiān)固又易于管理，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)已在蝗蟲(chóng)身上進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果顯示，直徑100微米的細(xì)神經(jīng)纖維被包裹，卻完全不會(huì)損傷神經(jīng)，這一優(yōu)點(diǎn)將使它成為未來(lái)醫(yī)學(xué)界部署周?chē)窠?jīng)刺激的重要手段。

精準(zhǔn)再造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)曾屬于科幻小說(shuō)的范疇，但隨著制造技術(shù)飛速進(jìn)步，設(shè)計(jì)和復(fù)制精密神奇的大腦和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)不再是禁區(qū)。科學(xué)家不僅嘗試用納米支架+干細(xì)胞構(gòu)建人工大腦用于腦研究；還用3D打印的細(xì)管引導(dǎo)受損神經(jīng)再生；現(xiàn)在他們又連接了電極與纖細(xì)的神經(jīng)，實(shí)現(xiàn)最細(xì)微級(jí)別的精確操作。相信未來(lái)的神經(jīng)手術(shù)會(huì)像現(xiàn)在修補(bǔ)骨頭和血管那樣輕松。