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美日科学家发明新技术,纳米电缆可直达大脑神经元
发表于:2005-12-30 作者:
 
 

    一个由美国和日本科学家组成的研究小组近日研究出一种新方法,把比人类发丝还细100倍的铂金属纳米电缆植入人体血管中,希望有一天使用这些纳米电缆帮助医生治疗人类某些神经性疾病,比如帕金森综合症。

    神经学科学家Rudolfo Llinas与其同事设想把许多纳米电缆组成的阵列穿入人体血管,并借血管的传导与人类大脑相连接。一旦纳米电缆进入人体大脑,他们就会分散为花束状的分支,进入大脑微血管,直到进入指定的地点。到达指定地点后,这些纳米电缆就可以用来记录单个大脑神经元或许多神经元组成的集合的电讯号。

    2005年7月5日一篇有关纳米技术研究的学术报告中科学家声称已经有能力制造出比人类最微细的血管还细的纳米电缆。这就意味着,科学家可以使纳米电缆在人体血管中任意穿行,达到任何指定的地点而不会阻碍血管中正常的血液、氧气与营养流动。

    此研究小组进行了一次简单的实验,他们把铂纳米电缆植入血管中并到达指定地点后,成功检测到血管附近神经元的活动。

    参加此次研究的科学家主要包括纽约大学Rodolfo R. Llins领导的医学研究小组,日本东京大学的Masayuki Nakao,美国麻省理工学院的Ian Hunter与Patrick Anquetil。

    美国国家科学基金会纳米科技研究高级顾问Mike Roco说道,纳米科技正成为医学与认知科学研究领域中最闪亮的新星。

    实际上很早以前医学家就利用在血管中插入金属导体的办法来为病人治病。他们用金属导体插入人类心脏附近的血管中来研究血液循环。

    基于前人的成果,研究人员自然就联想到可以把许多细金属导线组成的阵列连接到人类大脑,并借此研究人类大脑神经元的活动。

    如果此项技术最终获得成功,将对研究人类大脑的医学家提供极大帮助。目前的大脑扫描技术,比如正电子发射断层分析扫描和功能性磁共振造影,已经使科学家很好地了解人类大脑神经元的活动机制。但是这些扫描技术清晰度很低。通过分析单个神经元的活动,科学家就可以把分析精度提高到细胞级别,极大地提高了扫描精度。这样以来,科学家就可以更清楚地了解人类大脑神经元之间的相互作用,而且这种方式对人体毫无害处。此次研究为科学家治疗神经性疾病找到一条崭新的道路,并为人类开辟了一块医学研究新领域。此项研究同时向人们充分展示了复杂纳米设备在医学领域的广阔应用前景。

    此项技术如果获得成功,将对科学家发现大脑中受损或异常区域有极大帮助。同时,llins和他的合作者指出,这些纳米电缆不但可以用来接收神经细胞的讯号,还可以向这些细胞发出讯号。所以这项技术将来还可以被用来治疗帕金森综合症等疾病。

    研究人员早已得出结论,如果对帕金森综合症患者的大脑出现异常的区域进行直接的外部刺激,将很可能恢复患者大脑的部分功能。某些帕金森综合症患者对药物治疗收不到明显效果,就只能接收这种物理治疗。但是目前这种治疗方法都是把导线直接穿过患者颅骨进入大脑,这会对大脑细胞造成损害。此项研究可以使医疗工作者通过血管中的纳米电缆刺激患者受损的大脑神经细胞,并且不会产生副作用。

    目前急需解决的问题之一就是,如何使纳米电缆准确地从数千条微细血管中找到指定的路径。其中一个解决方法就是,使用新型聚合材料来代替原有的纳米电缆。这种聚合材料不但可以传导电讯号,还可以任意改变形状,使得操作人员更轻松地把纳米电缆传送到指定的地方。这种聚合材料还可以做的更细更小,同时,它属于可生物降解材料,十分适合短期人体植入。

    麻省理工学院的anquetil说道,这种新型材料的前景十分广阔诱人。科学家们可以充分利用它的可塑性制造出需要的产品。
 
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