科学家推出3D打印设备以激发神经

带有3D打印外壳的微型薄膜电极已植入鸣鸟的周围神经系统，在该系统中成功记录了驱动发声的电脉冲。

俄勒冈大学的菲尔和彭妮·奈特(Phil and Penny Knight)的神经科学家蒂姆·加德纳(Tim Gardner)表示，这项研究被视为生物电子医学新兴领域的一项进步，并最终可能导致针对诸如炎症性肠综合症，类风湿性关节炎和糖尿病的疾病的一种新疗法。加快科学影响力的校园。

他的研究团队开发了一种称为纳米夹子的设备，该设备大约与人的头发直径相同。它是第一个用于记录或刺激周围神经的袖带电极，其制作规模与人体最小的神经相容。这项研究是在他以前在波士顿大学的实验室中完成的，并且在他的Knight Campus实验室中得到了进一步的发展。

“我认为许多未来的设备将涉及使用标准洁净室工艺进行的薄膜微细加工和微米级的3D打印的结合，”加德纳(Gardner)于2019年6月加入UO说道。“这不仅适用于生物医学植入物，还适用于生物医学植入物。实验物理和其他领域的设备。”

纳米夹可以解码和调制在周围神经系统中传播的电信号，该神经系统包含控制大脑末梢器官的大脑和脊髓外部的神经和神经元细胞。加德纳说，生物电医学试图调节这些信号，以治疗一些慢性病，例如哮喘，膀胱控制，高血压，多囊卵巢综合症，甚至在某些COVID-19病例中具有破坏性的炎症反应。

除了在成年雄性斑马雀的发声过程中获得稳定，高信噪比的神经信号录音外，该设备还使研究人员能够精确地控制神经的输出。他们能够激发纳米夹中六个电触点上不同激活空间模式的独特发声。

这种时空控制可能对未来的生物医学植入物有用，这些生物医学植入物不仅试图激活神经，而且还对在终末器官中具有不同功能的神经内的特定结构具有空间选择性。

加德纳说，该设备的关键特征是易于手术植入，这在未来的生物电医学中仍然是一个重要的重要问题。

他说：“想象一下，您必须操纵一条小神经，并用镊子将一个装置缠绕在其上，以打开袖带电极并将其定位在神经上。” 当前袖带电极所需要的显微操作可能会损害最小的神经。相反，只需将3D制成的纳米夹子推入神经即可将其植入。这种易于植入的方法可用于锁孔或其他微创手术。

使用研究小组设计的3D打印机制作了纳米剪辑。Gardner说，这种打印机的设备制造速度比以类似分辨率运行的现有商用打印机快20倍。

尽管本文中描述的设备使用未经批准用于人类的专有光致抗蚀剂化学物质，但当前在实验室中制造的纳米夹子电极使用的方法与现有的牙科植入物材料密切相关，这暗示了未来人类使用的可能途径。

虽然现在有研究小组在测试人类的神经疗法，包括葛兰素史克公司的Galvani Bioelectronics部门为这项研究提供了部分资金，但该研究的合著者在结论中写道：“与生理功能有关的神经信号传导的基础科学必须扩展了。”

Gardner说：“这项研究确实是针对亚毫米结构的新制造方法的早期测试。” “我在骑士校园的实验室中的工作重点是改进整合薄膜制造和微米分辨率3D打印的方法，并使用这些工具来创建新型设备。”