可在脑内安全分解的无线植入性感应器!助医师直接监控大脑神经物质浓度

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脑内的神经传导物质(neurotransmitters)浓度为用于评估大脑神经相关疾病的关键,并与体内其他生理功能息息相关。然而,由于脑内监控需要在大脑植入监测装置以直接观察生物化学传导因子的立即性变化,许多研究多以其他物理间接参数如体温、流汗与否等替代,此方法虽可减少侵入性但精确性有限。

来自韩国高丽大学的融合科学及工程学部(ISED)的研究团队近期成功研发出一无线、可生物分解的脑内感应侦测器,可帮助医师进行脑内化学物质的监测,且事后无需二度手术将脑内植入芯片去除,可完全且安全地溶解于大脑中。

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仅需微创手术植入,即可直接监测脑内多巴胺浓度

研究团队所研发的大脑植入性芯片是由硅胶组成,上头嵌有二维过度金属二硫化物(Two-Dimensional transition Metal Dichalcogenides, TMDCs),为可应用于奈米电子学或奈米光子学的新兴材料。芯片在植入数日后能安全地于大脑中自行分解,无需二次手术移除装置,大大减少了侵入的风险。

研究团队将所有的芯片设备都需包埋在 13 至 14 厘米长的探针中,再透过微创手术植入老鼠大脑中的基底核(basal ganglia)。该装置在植入后,可搜集脑内多巴胺浓度,和其他脑内资讯如 pH 值、温度与电波生理学等数据。由于多巴胺在许多神经相关的疾病常扮演着关键的角色,因此医师可透过此芯片分析神经传导物质的浓度,再决定下一步治疗策略。

图片来源:Advanced Materials

在应用至临床前,或许进行动物实验的研究学者更需要

研究团队希望最终目的为将此装置应用于临床人体中,但由于现今许多新兴疗法在动物实验的阶段,就有迫切需要此装置的需求,以帮助评估动物体内的疾病进程与治疗效果,这方面的市场需求也是不容小觑。

研究团队表示,未来将持续优化此装置的功能,使之不只可检测多巴胺,还能监测大脑其他化学与神经传导物质。

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参考资料:
1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108203

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