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生物材料

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导电水凝胶可以修复受损的周围神经

22 Oct 2020 IsabelleDumé.
Conducting polymer hydrogel

中国的研究人员开发了一种可伸展和导电的水凝胶,他们可以索赔一天可以用于修复外周神经 - 精致的组织,它实时地将生物电信带从大脑传输到身体的其余部分。已经在具有坐骨神经损伤的大鼠中测试的水凝胶在细长时仍然导电,并且当用近红外光照射时,其电导率提高。这两个性质意味着它可用于治疗严重的周围神经损伤,特别是当缺失的神经长度超过10mm时。

在过去的几十年中,柔性电子器件突飞猛进,允许生物电子材料用作人造组织 体内。水凝胶 - 可以容纳大量水的3D聚合物网络 - 在结构上具有神经组织,并将这些材料与生活组织相互作用是今天生物电联的最重要的主题之一。

修复受伤的周围神经

外周神经损伤 - 例如,当周围神经在事故中完全切断时 - 可导致慢性疼痛,神经系统疾病,瘫痪甚至残疾。然而,这种伤害难以治疗。

用于修复受伤的外周神经的主要技术之一是自体神经移植。这涉及从身体的其他地方移除外周神经的一部分,并将其“缝制”在切断神经的末端。然而,仍有一些与这种方法相关的缺点,包括手术并不总是恢复神经功能的事实,有时需要多种后续程序。手术后,还存在疼痛神经瘤(神经组织良性生长)的风险。

另一种技术依赖于组织工程来恢复和修复神经元细胞的电动机和感官功能。该方法利用可以与“支持”细胞(例如间充质干细胞)一起接枝到神经细胞上的天然或合成材料。这种方法的问题是接枝神经缓慢恢复。

水凝胶传导生物电信号

研究团队 - 领导 宫冬 作者:王莹,南京大学 王春王 作者:王莹,南京工业学院ZE-ZHANG ZHU 南京大学附属鼓塔医院 - 现在已经开发了一种替代技术。在他们的工作中,研究人员使用了含有生物相容性聚合物的机械坚韧但可伸缩的导电水凝胶:聚丙烯酰胺和导电聚苯胺。这些交联聚合物具有3D微孔网络,一旦植入,允许神经细胞进入并粘附,有助于恢复丢失的组织。

SEM image

水凝胶传导生物电信号 - 通过用材料从蟾蜍中取代损坏的坐骨神经并通过它来测量信号来证明团队证明。他们还将水凝胶植入有坐骨神经损伤的大鼠。在这些实验中,他们观察到大鼠神经恢复了它们的生物电性能 - 通过肌电学开始测量的生物电性能,并通过在手术后一至八周测量 - 与尚未用水凝胶处理的大鼠相比,他们的行走改善。

水凝胶的另一个优点是,当用近红外光照射时,流过其流过的电流从1.95纳增加到2.3Ana,这可以渗透到生物组织中。这证明了水凝胶对该波长的光相对敏感,说明书,并且通过这种方式可以增加通过材料的生物电信号,因此允许改善神经传导和恢复。

并且这并非全部:当机械伸长时,材料保持导通 - 就像生物神经组织一样。这意味着它可以容纳由缝线神经组织产生的大菌株。

该研究的完整细节已发表于此 ACS纳米.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者