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- 無線、可生物降解的傳感器可以幫助醫(yī)生監(jiān)測大腦化學(xué)的變化
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2022/3/29
據(jù)一個國際研究小組稱，無線、可生物降解的傳感器可以為醫(yī)生提供一種監(jiān)測大腦化學(xué)變化的方法，而無需進(jìn)行第二次手術(shù)來移除植入物。
在對小鼠進(jìn)行的微創(chuàng)手術(shù)中，研究人員將一種無線、可生物降解的設(shè)備插入小鼠的大腦深部區(qū)域。該設(shè)備在無害地溶解回體內(nèi)之前收集了有關(guān)多巴胺（一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)）和大腦其他特性（例如 pH 水平、溫度和電生理學(xué)）水平的數(shù)據(jù)。
由于多巴胺在許多與神經(jīng)相關(guān)的疾病中至關(guān)重要，因此醫(yī)生可以使用可生物降解的傳感器來檢測神經(jīng)遞質(zhì)，進(jìn)行一系列治療和手術(shù)。
“由于神經(jīng)遞質(zhì)在許多神經(jīng)相關(guān)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(xué)教授和計算與數(shù)據(jù)科學(xué)研究所的副教授 Larry Cheng 說�！拔艺J(rèn)為過去人們一直在以溫度、發(fā)燒或出汗等形式查看許多其他參數(shù)。當(dāng)我們沒有直接測量時，這些相關(guān)參數(shù)可能非常有用，但如果我們可以在目標(biāo)位置直接測量這種神經(jīng)遞質(zhì)，而且是實時的，這肯定會更直接，甚至更有幫助，因為根據(jù)這些其他參數(shù)來推斷信息有時非常具有挑戰(zhàn)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(dǎo)體，它被認(rèn)為是一類新興材料，越來越多地用于納米電子學(xué)和納米光子學(xué)應(yīng)用中。操縱這些原子級薄的 TMDC 的能力使科學(xué)家能夠?qū)⒅踩胛镌O(shè)計為可生物降解的同時保持電氣和電化學(xué)性能。
程說，為了使這種可植入的設(shè)備，必須將所有這些設(shè)備裝入一個長約 13 或 14 毫米的探針中。從角度來看，常規(guī)強(qiáng)度阿司匹林的直徑約為 14 毫米。
“這確實適用于整個設(shè)備，但是，如果我們談?wù)摰氖莻鞲衅鞅旧�，那就更小了，”同時也是材料研究所成員的程說。
然后，該團(tuán)隊通過將探針插入老鼠大腦中稱為基底神經(jīng)節(jié)的部分來測試該設(shè)備。
Cheng說，在臨床環(huán)境中，患者會戴上頭帶或其他類型的設(shè)備，將植入物的信號傳遞給醫(yī)務(wù)人員可以用來監(jiān)測患者狀況的設(shè)備。
根據(jù)研究人員的說法，可生物降解設(shè)備的主要好處是不需要進(jìn)一步的手術(shù)——這會增加恢復(fù)的風(fēng)險——來移除該設(shè)備。
“目前，在完全恢復(fù)后，設(shè)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(shè)備被設(shè)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(jīng)歷第二次手術(shù)來移除設(shè)備。
Cheng 表示，可用于制造這種設(shè)備的大量化學(xué)品、材料和設(shè)計需要先進(jìn)的計算技術(shù)。他補(bǔ)充說，計算機(jī)被用來模擬不同的化學(xué)物質(zhì)和生物工程方案，以找到理想的材料和設(shè)計來檢測和測量目標(biāo)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(wěn)定的，” Cheng 說。“因此，我們必須優(yōu)化初始結(jié)構(gòu)，然后我們進(jìn)一步研究穩(wěn)定材料與多巴胺之間的相互作用�！�
該團(tuán)隊希望該設(shè)備將用于幫助人類患者，但他們預(yù)計，從事動物研究的醫(yī)生可能會迫切需要該設(shè)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(xué)家初步評估疾病的進(jìn)展情況、患者如何從治療中恢復(fù)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(chuàng)建一種傳感器，以監(jiān)測大腦化學(xué)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(fā)現(xiàn)。
該團(tuán)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(xué)全體成員；漢陽大學(xué)的 Hyun-U Cho、Yu Min Kang、Dong Pyo Jang 和 Jeongeun Shim；韓國科學(xué)技術(shù)學(xué)院的 Tae Hee Kim、Sangun Park 和 Youngmee 以及賓夕法尼亞州立大學(xué)的 Jia Zhu。
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