科學家稱新磁電材料可重新連接被切斷的神經

【2023年10月26日訊】(記者林達編譯報導)對於有大腦或神經問題的患者來說,這一消息可能具有重要意義,萊斯大學(Rice University)的研究人員開發了一種新材料,這種材料可用侵入性更小的方式刺激神經組織,即使神經信號已被切斷,也可再次流動。這種新材料的應用範圍將會十分廣泛。

萊斯大學的研究小組表示,已經開發出一種磁電材料,它可將磁場轉換為電場。醫生們一直在思考這種生物醫學材料是否能幫助有大腦和神經問題的患者,但之前的磁電實驗很難讓神經元對轉換後的電信號做出反應。

研究論文的第一作者約書亞‧陳(Joshua Chen)在一份聲明中寫道:「能否創造一種像灰塵一樣細小的材料,只需將其撒在體內,就可以刺激大腦或神經系統?考慮到這個問題,我們認為磁電材料是用於神經刺激的理想候選者,因其會對磁場做出反應,很容易滲透到體內,並將磁場轉化為電場——我們的神經系統已在使用這一機制來傳遞信息」。

10月9日發表在《自然·材料》(Nature Materials)雜誌上的這項研究,以老鼠作為實驗對象,激發其神經元「恢復一項感覺反射」,並且儘管神經已被切斷,仍成功允許神經信號再次傳遞。此外,新材料將磁場轉換為電場的速度比以前的材料快120倍。

這種材料也非常微小——小到像一粒灰塵。但這是一項複雜的工程;它由無機化合物鈦酸鉛鋯組成,夾在兩層特殊類型的金屬玻璃合金之間。然後研究人員將鉑、氧化鉿和氧化鋅堆疊在這個三明治層上。

萊斯大學神經工程師、該研究的首席研究員雅各布‧羅賓遜(Jacob Robinson)在聲明中表示:「為了製造這個小於200納米的薄層,團隊付出了大量努力,才發現了這種特殊的屬性。」

以前磁電材料的電信號因強度太高,而無法被神經元探測到;科學家們表示,新材料能夠產生神經元可以接收的電信號。

該材料預示著未來注射可以精確刺激受損的神經,從而恢復運動和功能。除了生物醫學用途之外,研究人員預計這種磁電材料還可以潛在地應用於計算機、電子設備等領域。

「一旦發現一種或一類新材料,我認為很難預測其所有潛在用途。」羅賓遜說。◇

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