科学家展示了一种3d打印设备来刺激神经

一个带有3d打印外壳的微小薄膜电极被植入鸣禽的外周神经系统，在那里它成功地记录了驱动发声的电脉冲。

俄勒冈大学菲尔和佩妮·奈特加速科学影响校区的神经科学家蒂姆·加德纳说，这项研究被视为生物电子医学新兴领域的进步，最终可能导致炎症性肠综合征、类风湿关节炎和糖尿病等疾病的新治疗方法。

加德纳是8月21日杂志中详细描述的该项目的首席研究员自然通讯．

他的研究团队开发了一种名为纳米夹子的设备，直径约为人类头发的直径。它是第一个用于记录或刺激的袖口电极周围神经要用身体里最小的神经来制造。这项研究是在他以前在波士顿大学的实验室完成的，并在他的奈特校区实验室进一步推进。

加德纳于2019年6月加入UO，他说:“我认为许多未来的设备将涉及使用标准洁净室工艺的薄膜微加工和微米级的3d打印的结合。”“这适用于生物医学植入物以及实验物理和其他领域的设备。”

纳米芯片可以解码和调制电信号末梢神经在周围神经系统中运动，包括大脑和脊髓外控制末端器官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来治疗慢性问题，如哮喘、膀胱控制、高血压、多囊卵巢综合征，甚至是一些COVID-19病例中的破坏性炎症反应。

除了实现稳定，高信噪比的录音神经在成年雄性斑胸草雀发声时的信号，该设备使研究人员能够精确控制神经的输出。他们能够在纳米夹内的六个电触点上唤起不同空间激活模式的不同声音。

这种时空控制可能对未来有用生物医学植入物它们不只是试图激活神经而是对神经内的特定结构进行空间选择性这些结构在最终器官中具有不同的功能。

Gardner说，该设备的一个关键特征是易于手术植入，这仍然是未来生物电子药物中一个重要的突出问题。

“想象一下，你必须操纵一根小神经，和一个设备用镊子打开一个袖口电极，并把它放在神经上。”“目前袖口电极所需要的微操作可能会对最小的神经造成损害。相比之下，3d制造的纳米夹只需将其推到神经上就可以植入。这种植入的便利性可能会允许钥匙孔或其他微创手术。”

这些纳米夹是用研究团队设计的3d打印机制作的。加德纳说，这种打印机制造设备的速度比现有的商用打印机快20倍。

而论文中描述的设备使用了一种不被批准的适当光刻胶化学人类使用目前在实验室中制造的纳米夹电极使用的方法与现有的牙科植入材料密切相关，这为未来人类使用提供了可能的途径。

虽然现在有研究小组在人类身上测试神经疗法，包括葛兰素史克(GlaxoSmithKline)的一个部门Galvani Bioelectronics，该研究部分资助了这项研究，但该研究的共同作者在他们的结论中写道，“神经信号与生理功能的关系的基础科学必须扩大。”

加德纳说:“这项研究实际上是针对亚毫米结构的新制造方法的早期测试。”“我在奈特校区实验室的工作重点是改进集成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。”

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