剑桥大学的研究人员发明了一种灵活的、微创的设备，可以缠绕在神经上，为治疗神经疾病和控制假肢提供了新的方法。

研究人员已经开发出一种微小、灵活的装置，可以缠绕在单个神经纤维上而不会损坏它们。

来自剑桥大学的研究人员将柔性电子技术和软机器人技术结合起来开发了这种设备，可用于诊断和治疗一系列疾病，包括癫痫和慢性疼痛，或控制假肢。

外周神经界面研究进展

目前，用于连接周围神经（连接大脑和脊髓的43对运动神经和感觉神经）的工具已经过时，体积庞大，而且神经损伤的风险很高。然而，剑桥团队开发的机器人神经“袖口”足够敏感，可以抓住或缠绕脆弱的神经纤维而不会造成任何损伤。

在老鼠身上进行的神经袖口测试表明，这种装置只需要很小的电压就能以一种可控的方式改变形状，在神经周围形成一个自闭的环，而不需要手术缝合或胶水。

潜在的应用和好处

研究人员表示，软电子执行器与神经技术的结合，可能是对一系列神经系统疾病进行微创监测和治疗的答案。研究结果发表在4月26日的《自然材料》杂志上。

电子神经植入物可以用来刺激或阻断目标神经的信号。例如，它们可以通过阻断疼痛信号来帮助缓解疼痛，或者通过向神经发送电信号来恢复瘫痪肢体的运动。当在身体含有高浓度神经纤维的部位（如脊髓附近的任何地方）进行手术时，神经监测也是一种标准的外科手术程序。

这些植入物可以直接接触神经纤维，但也有一定的风险。剑桥大学工程系的乔治·马利亚拉斯教授领导了这项研究，他说：“神经植入物有很高的神经损伤风险。神经很小，非常脆弱，所以任何时候你把一个大的东西，比如电极，与它们接触，都代表着对神经的危险。”

神经“袖口”设计的挑战与创新

剑桥大学临床神经科学系的合著者达米亚诺·巴龙（Damiano Barone）博士说：“缠绕神经的神经袖口是目前可用的侵入性最小的植入物，但尽管如此，它们仍然太笨重，僵硬，难以植入，需要大量的操作和潜在的神经创伤。”

研究人员设计了一种由导电聚合物制成的新型神经套，这种聚合物通常用于软机器人。超薄“袖口”由两层设计而成。施加少量的电 —— 只有几百毫伏 —— 就会导致设备膨胀或收缩。

袖口足够小，可以卷成针，在目标神经附近注射。当电激活时，袖口会改变形状，包裹住神经，从而监测或改变神经活动。

“为了确保这些设备在体内的安全使用，我们已经设法将驱动所需的电压降低到非常低的值，”该论文的第一作者董朝群（音译）博士说。“更重要的是，这些袖口可以在两个方向上改变形状，并可以重新编程。这意味着外科医生可以调整设备在神经周围的紧密程度，直到他们获得记录和刺激神经的最佳结果。”

未来方向和临床意义

在老鼠身上进行的试验表明，这种袖口可以在不做手术的情况下成功地放置，而且它们在目标神经周围形成了一个自闭的环。研究人员正计划在动物模型上进一步测试这种设备，并希望在未来几年内开始在人体上进行测试。

达米亚诺·巴龙说：“使用这种方法，我们可以到达通过开放手术难以到达的神经，比如控制疼痛、视觉或听力的神经，而不需要在大脑中植入任何东西。能够放置这些袖口，这样它们就能包裹住神经，这对外科医生来说是一个更容易的手术，对病人来说风险也更小。”

乔治·马利亚拉斯教授表示：“制造可以通过电激活改变形状的植入物的能力，为高度针对性的治疗开辟了一系列未来的可能性。在未来，我们可能会有植入物可以通过身体移动，甚至进入大脑 —— 这让你梦想着我们如何利用技术在未来造福患者。”

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