疼痛，是臨床中需要特別關(guān)注的重要問題之一，通過局部冷卻形成可逆性神經(jīng)阻滯，不僅可以達(dá)到按需消除疼痛的效果，而且能夠完全避免服用阿片類藥物以及其他鎮(zhèn)痛劑帶來的成癮性副作用。然而，傳統(tǒng)的局部冷卻技術(shù)需要借助大型醫(yī)療器件并在特定環(huán)境下實(shí)施，往往很難達(dá)到精準(zhǔn)的冷卻效果，在實(shí)際應(yīng)用中存在著很大的局限性。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，美國西北大學(xué)John Rogers教授、俄勒岡大學(xué)Jonathan Reeder助理教授、大連理工大學(xué)解兆謙教授等人在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為“Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves”的研究論文。

該研究發(fā)明了一種一張紙厚度的、生物可吸收的柔性微流控器件，其通過液體汽化冷卻實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)傳導(dǎo)阻滯，可用于替代阿片類止痛藥以達(dá)到無損傷的精準(zhǔn)鎮(zhèn)痛效果，對(duì)未來基于柔性醫(yī)學(xué)器件的疼痛管理研究具有非常重要的指導(dǎo)意義。

該研究的通訊作者John Rogers教授表示，這個(gè)器件的技術(shù)原理與手指在寒冷天氣里變得麻木有些類似，它可以通過重編程的方式直接對(duì)局部目標(biāo)神經(jīng)產(chǎn)生這種冷卻帶來的麻木效果。溫度的下降由嵌入在器件中的微型傳感器調(diào)控，該傳感器將信息傳輸?shù)酵獠?a target="_blank">接收器，患者或醫(yī)生可以通過外部儀器對(duì)治療進(jìn)行調(diào)控，確保溫度不會(huì)下降太多，不至于導(dǎo)致組織損傷。

基于微流控、可精準(zhǔn)阻滯神經(jīng)的生物可吸收柔性冷卻器件

具體來看，該柔性器件集成了微流控系統(tǒng)與電路系統(tǒng)，通過控制微流控系統(tǒng)中流體的流速與流量，同時(shí)借助全氟戊烷（PFP）液體的汽化吸熱，實(shí)現(xiàn)了在特定部位提供精準(zhǔn)且持續(xù)的冷卻效果。此外，研究人員將具有蛇狀形貌的鎂線溫度傳感器分布在該器件末端，通過傳感器電阻變化實(shí)時(shí)獲得溫度反饋，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的精準(zhǔn)調(diào)控。其具有預(yù)拉伸的多層結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)使得該器件可以形成自卷曲結(jié)構(gòu)，無需縫合便可緊密貼附至需要冷卻的神經(jīng)表面并可形成良好的力-熱交界面。另外，該器件完全由水溶性材料構(gòu)成，可依據(jù)個(gè)性化需求在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)溶解于皮下組織的生物流體中，避免了額外的拆除手術(shù)給病人帶來的痛苦，可以很好地滿足患者在長時(shí)段內(nèi)的鎮(zhèn)痛需求，相比現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品具有顯著優(yōu)勢。

利用大鼠模型進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該器件能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)低溫調(diào)控，并能很好地抑制神經(jīng)活動(dòng)。長期觀察表明，復(fù)溫后神經(jīng)活動(dòng)迅速恢復(fù)正常，且不會(huì)產(chǎn)生任何副作用。通過對(duì)大鼠模型進(jìn)行相關(guān)組織學(xué)分析還發(fā)現(xiàn)，該器件在植入大鼠體內(nèi)6個(gè)月后仍能與神經(jīng)緊密接觸，顯示了極其優(yōu)越的力學(xué)性能。此外，由于該器件的完全水溶性成分，因此在治療期結(jié)束后，整個(gè)器件會(huì)在數(shù)周內(nèi)被降解并安全吸收。

冷卻誘導(dǎo)神經(jīng)阻滯和鎮(zhèn)痛的實(shí)驗(yàn)情況

綜上所述，研究人員開發(fā)了一款可生物吸收的柔性微流控器件，該器件能夠在活體組織的任意深度通過實(shí)時(shí)溫度反饋控制提供精準(zhǔn)、微創(chuàng)的冷卻能力。其水溶性、生物相容性材料的結(jié)構(gòu)可在治療結(jié)束后被溶解和生物再吸收，從而消除不必要的器件負(fù)荷和對(duì)患者造成的風(fēng)險(xiǎn)，而無需進(jìn)行額外的手術(shù)。數(shù)周的體內(nèi)試驗(yàn)證明了該器件能夠快速、精準(zhǔn)地冷卻周圍神經(jīng)，從而在大鼠模型中為神經(jīng)性疼痛提供局部、按需鎮(zhèn)痛。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8532

審核編輯 ：李倩