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《Nature Materials》报道:可被身体吸收的电子器件

来源:化学加      2016-05-12
导读:美国科学家近日开发出一种特殊的电极材料——可以被组织吸收且不造成伤害。可用于癫痫患者的手术中。作为特殊的生物医用材料,它们免去了患者进行二次手术的痛苦。该项工作发表在最新的《Nature Materials》上。

对于药物已经无法治疗的癫痫患者,外科医生往往通过摘除其控制癫痫的大脑区域。为了找到这部分的大脑区域,医生需要在手术中植入电极来监测大脑的电流活动。一旦找到了这个区域,就通过热或激光烧灼移除这部分组织。但是,对于这些植入的电极,则需要用二次手术来移除,这无疑增加了患者的痛苦。

宾夕法尼亚大学的神经工程学家Brian Litt 与伊利诺伊大学的材料科学家John Rogers 通力合作,解决了这一难题。他们一共开发出两种生物吸收神经电极材料,第一种是高掺杂硅纳米膜制成的垫片与导线,用二氧化硅作为绝缘层,安装在柔性聚合物PLGA基材之上。第二种更为复杂,是64个电极组成的阵列,使用活性电子电路从更多的采集点中收集信号。在监测癫痫类神经活动的表现上,这些材料与其他成熟的技术相差无几。可稳定工作长达33天。这些电极随后可逐渐溶解于大脑的体液,并被无害化吸收。

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国际同行George Malliaras对此技术的评价是:神经接口领域的重大突破。他说:Rogers在暂时性电子器件领域一直很有名,我一直希望这项技术应用于神经领域,除此之外的应用也会有很多。


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另一名国际同行,来自华盛顿大学的神经外科专家Jeff Ojemann对此研究也评价颇高:对大脑神经信号的监测对于理解大脑活动非常重要,Rogers让这种监测变得更简单,很多疾病的治疗都可以从这项研究中收益。他也提出了更高的要求,材料被吸收后到底发生了什么,对人体是否有长期副作用等。

参考文献:

Yu, K. J.; Kuzum, D.; Hwang, S.-W.; Kim, B. H.; Juul, H.; Kim, N. H.; Won, S. M.; Chiang, K.; Trumpis, M.; Richardson, A. G.; Cheng, H.; Fang, H.; Thompson, M.; Bink, H.; Talos, D.; Seo, K. J.; Lee, H. N.; Kang, S.-K.; Kim, J.-H.; Lee, J. Y.; Huang, Y.; Jensen, F. E.; Dichter, M. A.; Lucas, T. H.; Viventi, J.; Litt, B.; Rogers, J. A., Bioresorbable silicon electronics for transient spatiotemporal mapping of electrical activity from the cerebral cortex. Nature Materials 2016. DOI: 10.1038/nmat4624

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