可生物降解的柔性脑刺激电极，完成使命后无需手术移除
2024-12-08 10:55:14 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
研究人员开发出了一种能够刺激大脑中神经前体细胞（NPC）的可生物降解的柔性电极。该电极可提供长达七天的定向电刺激，然后自然溶解，无需手术移除。
据麦姆斯咨询介绍，加拿大多伦多大学应用科学与工程学院的研究人员开发出了一种能够刺激大脑中神经前体细胞（NPC）的可生物降解的柔性电极。该电极可提供长达七天的定向电刺激，然后自然溶解，无需手术移除。
可生物降解的柔性电极示意图
神经系统疾病是全球范围导致残疾的主要原因之一，通过利用人体与生俱来的修复机制，这项创新在治疗神经系统疾病方面向前迈进了重要一步。这项研究由多伦多大学Hani Naguib教授和Cindi Morshead教授领导，该研究成果将以“Biodegradable stimulating electrodes for resident neural stem cell activation in vivo”为题发表在Biomaterials期刊上。
神经系统疾病通常会导致不可逆的细胞损失，而可供选择的治疗方法却很有限。一种很有前景的治疗方法是刺激神经前体细胞，该方法能够修复神经组织的稀有细胞。虽然经颅直流电刺激等先前的方法已显示出治疗希望，但它们缺乏精度，可能会造成组织损伤。
新开发的电极可提供精确、安全的临时刺激，无需后续手术干预，从而有望解决上述挑战。
“神经前体细胞具有修复受损脑组织的巨大潜力，但激活这些细胞的现有方法可能具有侵入性或不够精确。”Morshead说，“我们开发的可生物降解的电极提供了一种解决方案，既能有效刺激神经前体细胞，又能降低患者风险。”
可生物降解的柔性电极的设计与制造
为了设计开发这种可生物降解的神经探针，研究小组重点研究了具有生物相容性和可调降解率的材料。
聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）是一种经美国食品及药物管理局（FDA）批准的柔性材料，由于其具有单体比例可预测降解，且炎症影响最小，因此被选为基底和绝缘层的材料。
该柔性电极本身选择了钼，因为钼具有耐久性和缓慢溶解性，这两种特性对于在一周的预期刺激期内保持结构完整性至关重要。
刺激电极的降解性能
在动物模型中植入这种电极后，证明它们能够有效刺激神经前体细胞，增加其数量和活性，而不会造成明显的组织损伤或炎症。这项测试确保了电极在目标时间内刺激神经修复的安全性和有效性。
研究结果表明，这种电极能以可控的临时方式刺激神经修复，这对于避免永久性植入物带来的并发症至关重要。
Morshead说：“我们计划进一步开发完善这项技术，制造出可生物降解的多模式电极，为受伤的大脑输送药物和基因疗法。数据表明，用所开发的电刺激器件激活脑干细胞，可以改善中风临床前模型的功能结果。”
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122957
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