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麻省理工学院研究人员开发多功能纤维来研究脊髓神经元

研究人员开发出一种类似橡胶的纤维,可以弯曲和拉伸,同时提供光学脉冲,光电刺激和电气连接,用于刺激和监测麻省理工学院的科学家开发出一种可以使用的橡胶状纤维研究脊髓神经元并可能恢复功能植入纤维对大脑研究起到了巨大的作用,使科学家能够刺激大脑中的特定目标并监测电反应但脊髓神经中的类似研究可能最终导致治疗为了缓解脊髓损伤,更难以实施这是因为脊柱在身体移动时会弯曲和伸展,而今天使用的相对僵硬,脆弱的纤维可能会损伤精致的脊髓组织。现在,研究人员开发了一种橡胶状的可以弯曲和拉伸同时提供两种光学脉冲的光纤用于刺激和监测的电子刺激和电气连接新的纤维在麻省理工学院研究生Chi(Alice)Lu和Seongjun Park,Polina Anikeeva教授以及麻省理工学院大学的其他八位科学进展的科学进展论文中有所描述。华盛顿和牛津大学“我想创建一个具有与组织兼容的机械特性的多模式界面,用于神经刺激和记录”,作为更好地理解脊髓功能的工具,Lu说道,但是设备必须是可拉伸的,因为“脊髓不仅弯曲而且在运动过程中也会伸展”。显而易见的选择是某种弹性体,一种类似橡胶的化合物,但这些材料中的大部分都不适应纤维拉伸的过程,相对较大的材料束成一个比头发窄的线程脊髓“在正常运动过程中经历约12%的伸展, “Anikeeva说,他是1942年材料科学与工程系职业发展教授”你甚至不需要进入'向下的狗'[瑜伽位置]进行这样的改变“所以找到一个材料,可以匹配这种程度的弹性可能会对研究产生重大影响“目标是模仿脊髓的弹性,柔软性和柔韧性,”她说“你可以将弹力与橡胶相匹配但是拉伸橡胶很难 - 大多数他们只是融化,“她说”最终,我们希望能够使用这样的东西来对抗脊髓损伤但首先,我们必须具有生物相容性,并且能够承受脊髓中的应力而不会引起脊髓损伤。任何损害,“她说,纤维不仅可拉伸,而且非常灵活”它们如此松软,你可以用它们做缝合,同时做光输送,“Polina Anikeeva教授说(Vide) o:Chi(Alice)Lu和Seongjun Park)团队结合了新开发的透明弹性体,它可以作为光信号的波导,以及由银纳米线网形成的涂层,产生电信号的导电层。加工透明弹性体时,材料被嵌入聚合物包层中,使其能够被拉伸成一种被证明具有高度伸缩性和柔韧性的纤维.Lu说,包层在拉伸过程后溶解掉了整个制造过程之后,剩下的是具有导电,弹性纳米线涂层的透明纤维“它实际上只是一块橡胶,但具有导电性,”Anikeeva说,纤维可以拉伸至少20%到30%而不影响其性能,她说纤维不是只有可拉伸但非常灵活的“它们如此松软,你可以用它们做缝合并同时发光”,她说“我们是第一个去开发能够在自由移动的老鼠的脊髓中同时进行电子记录和光学刺激的东西,“Lu说道。”因此,我们希望我们的工作为神经科学研究开辟新的途径“研究脊髓损伤或疾病的科学家通常必须使用更大的动物在他们的研究中,因为较大的神经纤维可以承受用于刺激和记录的更刚性的线 虽然老鼠通常更容易研究并且可以在许多转基因菌株中使用,但以前没有技术允许它们用于这种类型的研究,她说:“脊髓中有许多不同类型的细胞,我们不知道不同类型如何应对受伤后恢复或恢复不足,“她说这些新纤维,研究人员希望,可以帮助填补一些空白团队包括Alexander Derry,Chong Hou, Siyuan Rao,Jeewoo Kang和麻省理工学院的Yoel Fink教授; Tom Richner和华盛顿大学的Chet Mortiz教授;牛津大学的伊莫根布朗研究得到了国家科学基金会,国家神经疾病和中风研究所,美国陆军研究实验室和美国陆军研究办公室的支持,通过麻省理工学院出版的士兵纳米技术研究所:Chi Lu,等人,“用于脊髓电路光电探测的柔性和可拉伸纳米线涂层纤维”,Science Advances 2017年3月29日:第3卷,第3期,e1600955; DOI:101126 / sciadv1600955资料来源:

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