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中国的骄傲,中国科学家领先研究出导电水凝 [复制链接]

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中国科学家再次领先于世界舞台,首次实现团队自主科研创新

最近中国的研究人员已经开发出一种可拉伸且导电的水凝胶,他们声称有一天可以用于修复周围的神经-周围的细小组织可以实时将生物电信号从大脑传递到身体的其他部位。

该水凝胶已经在坐骨神经损伤的大鼠中进行了测试,在拉长后仍保持导电,并且在用近红外光照射时其电导率得到改善。

这两个特性意味着它可以用于治疗严重的周围神经损伤,尤其是当缺失的神经长度超过10mm时。

在过去的几十年中,柔性电子技术取得了突飞猛进的发展,使生物电子材料可以用作体内的人造组织。水凝胶-可以容纳大量水的3D聚合物网络-在结构上与神经组织相似,而将这些材料与活组织连接是当今生物电子学中最重要的主题之一。

修复受伤的周围神经

周围神经受伤-例如在事故中完全切断了周围神经时-可能导致慢性疼痛,神经系统疾病,瘫痪甚至残疾。但是这种伤害很难治疗。

自体神经移植是修复受伤的周围神经的主要技术之一。这涉及从身体其他部位去除周围神经的一部分,并将其“缝合”到切断的神经的末端。

这种方法仍存在一些缺点,包括手术并不总是能恢复神经功能,有时还需要进行多次随访,手术后还有痛苦的神经瘤的风险。

另一种技术依赖于组织工程来恢复和修复神经元细胞的运动和感觉功能。这种方法利用了可以与“支持”细胞(例如间充质干细胞)一起移植到神经细胞上的天然或合成材料。这种方法的问题是移植的神经恢复缓慢。

首次研发出水凝胶传导生物电信号的替代技术,团队科研能力达到世界水准

由南京大学的沉群东,南京理工大学的王长春和医院的朱泽章带领的研究小组现已开发出一种替代技术。

在他们的工作中,研究人员利用了一种机械坚韧但可拉伸的导电水凝胶,其中含有生物相容性聚合物:聚丙烯酰胺和导电聚苯胺。

这些交联的聚合物拥有3D微孔网络,该网络一旦植入,即可使神经细胞进入并粘附,帮助恢复丢失的组织。

如上图是导电聚合物水凝胶的扫描电子显微镜图像。

水凝胶传导生物电信号-研究小组通过用这种材料替换蟾蜍受损的坐骨神经并通过其测量信号来证明这一点。

他们还将水凝胶植入坐骨神经损伤的大鼠体内。在这些实验中,他们观察到大鼠的神经恢复了其生物电特性-术后1至8周通过肌电图测量-与未经水凝胶治疗的大鼠相比,它们的行走得到了改善。

水凝胶的另一个优点是,当流过水凝胶的电流受到近红外光的照射时,流过它的电流将从1.95nA增加到2.3nA,该光可以穿透到生物组织的深处。研究人员说,这证明了水凝胶对这种波长的光相对敏感,并且可以通过这种方式增加通过材料的生物电信号,从而改善神经的传导和恢复。

这还不是全部:机械拉伸时,材料保持导电–就像生物神经组织一样。这意味着它可以适应运动中的缝合神经组织产生的大应变。

最后这些科研研究成果由南京大学教授沈群东及其合作者在《美国化学会·纳米》杂志(ACSNano)发表了这项研究报告,通常媒体报道的科学研究成果十有八九都是老外居多,这次中国科学家首登学术界锋芒毕露也证明了国家对我国科学技术的发展有很高的重视,相继未来中华民族复兴在世界上独一无二的历史含蕴和文化自信迈向文明一大步

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