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4D打印柔性電極可用于神經刺激,遇水自動折疊并包裹在細小神經周圍
文章來源:科技日報     更新時間:2023-07-19 15:19:17
在高真空下將一層薄薄的金沉積到3D打印結構上。圖片來源:安德里斯·海德格特 /慕尼黑工業大學

  特定神經可進行人為刺激以治療疼痛。但神經越細,與所需電極的連接就越困難。德國慕尼黑工業大學和日本NTT醫療與健康信息學實驗室的科學家現已開發出采用4D打印技術生產的柔性電極。一旦接觸到水分,它們就會自動折疊并包裹在細小的神經周圍。該研究發表在新一期的《先進材料》雜志上。

  神經系統通過電脈沖控制人體運動。但醫學界也會對神經細胞進行人為刺激,例如,刺激周圍神經可用于治療慢性疼痛或睡眠呼吸暫停;刺激迷走神經可用于治療抑郁癥和癲癇癥,但這條神經的直徑約幾毫米,比較粗。相比之下,刺激直徑從幾十到幾百微米的神經就頗具挑戰性,這些細如發絲的神經需要制作精細且精準的電極。

  4D打印技術能以有針對性的方式重塑3D打印物體,研究人員此次新開發出的4D打印電極,在插入潮濕組織時,電極會折疊并包裹在超薄神經纖維周圍。該電極最初是使用3D打印技術制造的,可靈活調整形狀、直徑和其他特征。電極內部的結構化鈦金涂層可在電極和神經纖維之間“溝通”,研究人員既可刺激神經,又可用電極測量神經信號。

  這種新型電極既堅固又易于管理,在生物醫學領域具有廣泛應用。研究團隊已在蝗蟲身上進行了驗證,結果顯示,直徑100微米的細神經纖維被包裹,卻完全不會損傷神經,這一優點將使它成為未來醫學界部署周圍神經刺激的重要手段。

 
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