可在腦內安全分解的無線植入性感應器!助醫師直接監控大腦神經物質濃度

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腦內的神經傳導物質(neurotransmitters)濃度為用於評估大腦神經相關疾病的關鍵,並與體內其他生理功能息息相關。然而,由於腦內監控需要在大腦植入監測裝置以直接觀察生物化學傳導因子的立即性變化,許多研究多以其他物理間接參數如體溫、流汗與否等替代,此方法雖可減少侵入性但精確性有限。

來自韓國高麗大學的融合科學及工程學部(ISED)的研究團隊近期成功研發出一無線、可生物分解的腦內感應偵測器,可幫助醫師進行腦內化學物質的監測,且事後無需二度手術將腦內植入晶片去除,可完全且安全地溶解於大腦中。

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僅需微創手術植入,即可直接監測腦內多巴胺濃度

研究團隊所研發的大腦植入性晶片是由矽膠組成,上頭嵌有二維過度金屬二硫化物(Two-Dimensional transition Metal Dichalcogenides, TMDCs),為可應用於奈米電子學或奈米光子學的新興材料。晶片在植入數日後能安全地於大腦中自行分解,無需二次手術移除裝置,大大減少了侵入的風險。

研究團隊將所有的晶片設備都需包埋在 13 至 14 釐米長的探針中,再透過微創手術植入老鼠大腦中的基底核(basal ganglia)。該裝置在植入後,可搜集腦內多巴胺濃度,和其他腦內資訊如 pH 值、溫度與電波生理學等數據。由於多巴胺在許多神經相關的疾病常扮演著關鍵的角色,因此醫師可透過此晶片分析神經傳導物質的濃度,再決定下一步治療策略。

圖片來源:Advanced Materials

在應用至臨床前,或許進行動物實驗的研究學者更需要

研究團隊希望最終目的為將此裝置應用於臨床人體中,但由於現今許多新興療法在動物實驗的階段,就有迫切需要此裝置的需求,以幫助評估動物體內的疾病進程與治療效果,這方面的市場需求也是不容小觑。

研究團隊表示,未來將持續優化此裝置的功能,使之不只可檢測多巴胺,還能監測大腦其他化學與神經傳導物質。

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參考資料:
1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108203

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