毋庸置疑,为了将电极植入大脑目标区域,需要进行脑部手术。此外,电极由一个植入胸部皮下的类似起搏器的装置供电和控制。皮下导线从该装置一直延伸到每个电极。
虽然有许多更简单、创伤更小的 DBS 方法正在研发中,但其中许多仅限于在大脑表面使用,它们刺激的区域太广,或者只对已经发生基因改变的脑组织有效。
这就是微小的 “磁电纳米盘”(MENDs)的用武之地。
由麻省理工学院和德国弗里德里希-亚历山大大学(Friedrich-Alexander University)的科学家共同开发的这种扁平六边形微粒,每个宽度仅为 250 纳米,由两层磁致伸缩内核和压电外壳组成。磁致伸缩材料在磁化时会改变形状,而压电材料在受到机械应变时会产生电流。
磁芯暴露在外部施加的磁场中时,形状会发生变化。这样,它们就会在外壳材料中产生应变,从而产生电流。扁平形状所带来的物理限制是产生这种效果的关键--之前开发的球形磁性粒子效果并不理想。
一旦磁场关闭,MENDs 就会恢复到之前的惰性状态。
我们的想法是,可以通过在头骨上钻的小孔,将成批的这种装置注射到大脑深处需要它们的精确区域。然后,它们可以永久地留在原位,由外部电磁定期激活。
在这项技术的测试中,MENDs液滴(在载体溶液中)被注射到实验室小鼠大脑的丘脑下核区域。眼下核通常是植入帕金森病治疗电极的区域,因为它与运动控制有关。
研究发现,通过相对较弱的外部电磁铁激活这些椎间盘,科学家们可以产生与使用植入电极提供轻微电刺激相同的运动控制能力。研究人员目前正在努力增强压电效应,以便产生更强、更有效的电流。
由麻省理工学院的 Polina Anikeeva 教授和研究生 Ye Ji Kim 领导的研究论文最近发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志上。去年,韩国的科学家也报告说,他们成功地利用超声波而不是磁场激活了注射粒子。
整理丨壹万
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