- 無線、可生物降解的傳感器可以幫助醫生監測大腦化學的變化
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2022/3/29
據一個國際研究小組稱，無線、可生物降解的傳感器可以為醫生提供一種監測大腦化學變化的方法，而無需進行第二次手術來移除植入物。
在對小鼠進行的微創手術中，研究人員將一種無線、可生物降解的設備插入小鼠的大腦深部區域。該設備在無害地溶解回體內之前收集了有關多巴胺（一種重要的神經遞質）和大腦其他特性（例如 pH 水平、溫度和電生理學）水平的數據。
由于多巴胺在許多與神經相關的疾病中至關重要，因此醫生可以使用可生物降解的傳感器來檢測神經遞質，進行一系列治療和手術。
“由于神經遞質在許多神經相關疾病中所起的作用，多巴胺的直接測量可能非常重要，” Dorothy Quiggle 工程學教授和計算與數據科學研究所的副教授 Larry Cheng 說。“我認為過去人們一直在以溫度、發燒或出汗等形式查看許多其他參數。當我們沒有直接測量時，這些相關參數可能非常有用，但如果我們可以在目標位置直接測量這種神經遞質，而且是實時的，這肯定會更直接，甚至更有幫助，因為根據這些其他參數來推斷信息有時非常具有挑戰性。”
硅基植入物包括一種稱為二維過渡金屬二硫化物（TMDC）的半導體，它被認為是一類新興材料，越來越多地用于納米電子學和納米光子學應用中。操縱這些原子級薄的 TMDC 的能力使科學家能夠將植入物設計為可生物降解的同時保持電氣和電化學性能。
程說，為了使這種可植入的設備，必須將所有這些設備裝入一個長約 13 或 14 毫米的探針中。從角度來看，常規強度阿司匹林的直徑約為 14 毫米。
“這確實適用于整個設備，但是，如果我們談論的是傳感器本身，那就更小了，”同時也是材料研究所成員的程說。
然后，該團隊通過將探針插入老鼠大腦中稱為基底神經節的部分來測試該設備。
Cheng說，在臨床環境中，患者會戴上頭帶或其他類型的設備，將植入物的信號傳遞給醫務人員可以用來監測患者狀況的設備。
根據研究人員的說法，可生物降解設備的主要好處是不需要進一步的手術——這會增加恢復的風險——來移除該設備。
“目前，在完全恢復后，設備必須被移除，否則里面會有一些我們不需要使用的東西，”程說。“所以這就是為什么在這里，該設備被設計為可生物降解的，并且在一定時間后，它完成了它的功能，它可以安全地溶解。所以，病人不需要經歷第二次手術來移除設備。
Cheng 表示，可用于制造這種設備的大量化學品、材料和設計需要先進的計算技術。他補充說，計算機被用來模擬不同的化學物質和生物工程方案，以找到理想的材料和設計來檢測和測量目標分子，在這種情況下是多巴胺。
“我們必須引入材料來模擬二維材料和多巴胺，然后你必須確保它們是穩定的，” Cheng 說。“因此，我們必須優化初始結構，然后我們進一步研究穩定材料與多巴胺之間的相互作用。”
該團隊希望該設備將用于幫助人類患者，但他們預計，從事動物研究的醫生可能會迫切需要該設備。
“一些潛在的治療選擇可能首先在動物研究中可用，其中植入物可以幫助科學家初步評估疾病的進展情況、患者如何從治療中恢復以及治療的有效性，” Cheng 說。“因此，植入物對于簡單地用于動物模型以更好地研究這些問題非常有幫助。”
Cheng 說，未來的工作可能旨在創建一種傳感器，以監測大腦化學的其他方面，而不是多巴胺檢測。
研究人員在最近一期 Advanced Materials中報告了他們的發現。
該團隊還包括 Seung Min Yang、Jae Hyung Shim、Tae-Min Jang、Gwan-Jin Ko1、Yoon Seok Kim、Su-Yeon Joung、Jong Chan Choe、Jeong-Woong Shin、Suk-Won Hwang、Chul-Ho Lee 和Joong Hoon Lee，高麗大學全體成員；漢陽大學的 Hyun-U Cho、Yu Min Kang、Dong Pyo Jang 和 Jeongeun Shim；韓國科學技術學院的 Tae Hee Kim、Sangun Park 和 Youngmee 以及賓夕法尼亞州立大學的 Jia Zhu。
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