作者:孙丹宁 来源: 中国科学报 发布时间:2022-7-5
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可替代阿片,柔性微流控设备实现按需镇痛

 

本报讯(见习记者孙丹宁)近日,大连理工大学宁波研究院教授解兆谦与美国西北大学教授John A. Rogers、俄勒冈大学助理教授Jonathan T. Reeder课题组合作,发明了一种生物可吸收的柔性微流控设备。其通过液体汽化冷却实现了对神经传导的阻滞,可以用于替代阿片类止痛药,达到无损伤的精准镇痛效果。相关研究成果发表于《科学》。

研究团队设计的柔性、自缠绕(免缝合)、生物可吸收的周围神经冷却微流控设备,能够在活体组织的任意深度提供精准、微创的冷却效果。该柔性设备集成了微流控系统与电路系统,通过控制该设备微流控系统中输入流体的流速与流量,并借助全氟戊烷液体的汽化吸热,可实现在特定部位提供精准且持续的冷却效果。而将具有蛇状形貌的镁线温度传感器分布在该设备末端,通过传感器电阻变化实时获得温度反馈,还可成功实现对温度的精确监控。

与此同时,具有预拉伸的多层结构力学设计使得该设备可以形成自卷曲结构,无需缝合便可紧密贴附至需要冷却的神经表面,并可形成良好的力—热交界面。该设备完全由水溶性材料构成,可依据个性化需求在规定的时间段内溶解于皮下组织的生物流体中。这避免了额外的拆除手术给病人带来的痛苦,可以很好地满足患者在长时段内的镇痛需求,相比现有技术和产品具有显著优势。

基于结构力学、传热学仿真分析,研究团队还开展了结构和温控优化设计。该设备实现了神经组织的精准无损冷却,有效阻滞了痛觉传导。

相关动物实验证实,该设备能在短时间内实现低温调控,并且能够很好地抑制神经活动。长期观察表明,复温后神经活动迅速恢复正常,且不会产生任何副作用。该设备同样可对自由活动的动物模型提供优异的按需镇痛效果。通过对动物模型进行相关组织学分析发现,该设备袖带在植入人体6个月后仍能与神经紧密接触,显示了其优越的力学性能。同时,生物实验也验证了该设备具有很好的生物相容性与可吸收性。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.abl8532

《中国科学报》 (2022-07-05 第1版 要闻)
 
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