在過去3個(gè)月,不少有關(guān)LED植入生物體內(nèi)驅(qū)動(dòng)帶有光反應(yīng)蛋白的神經(jīng)研究,這算是LED跨入醫(yī)療與生物科技的新應(yīng)用,很值得關(guān)注。從美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究中,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室中植入LED的老鼠,當(dāng)研究人員利用LED燈光刺激獎(jiǎng)賞區(qū)塊時(shí),其大腦中厭惡的區(qū)塊也會(huì)無意間同時(shí)受到驅(qū)動(dòng),這說明了治療憂郁癥的藥物為什么在臨床上看起來沒有效果。也開啟了后續(xù)對LED燈與大腦連結(jié)的研究。
而史丹佛大學(xué)則首開先例,成功使用無線的LED植入裝置,開啟此類利用光遺傳學(xué)原理實(shí)驗(yàn)的新格局。藉由老鼠自有的能量驅(qū)動(dòng)LED燈發(fā)出光線,無線遙控小如胡椒籽的藍(lán)色LED裝置,控制老鼠大腦神經(jīng)細(xì)胞、脊椎或四肢。
接下來,加拿大戴爾豪斯大學(xué)的研究人員又有新的突破,將光通道直接作用在肌肉上,這樣一來即使神經(jīng)失去功用,也能驅(qū)動(dòng)肌肉活動(dòng)。
近期,針對植入LED燈的醫(yī)學(xué)研究又傳來好消息。
LED燈可望阻擋痛覺通往腦部造福需要疼痛管理的病患
科學(xué)家研究出一種富彈性、可植入體內(nèi)的裝置,能夠驅(qū)動(dòng)體內(nèi)和脊柱的痛感訊號(hào),這也代表,可望阻隔痛感傳遞到腦部。
位于美國東部圣路易斯的華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院和伊利諾大學(xué)厄巴納-香檳分校研究人員表示,植入的裝置有一天可望能夠用在人體不同部位,為無法有效治療的疼痛提供另一種辦法─阻隔痛覺傳送到腦部。
資深共同研究人員羅伯?杰魯四世(Robert W. Gereau IV),同時(shí)也是華盛頓大學(xué)疼痛中心的主任,他表示:“我們最終的目標(biāo)是用這個(gè)科技治療特定區(qū)域的疼痛,利用類似‘開關(guān)’的概念,在痛感訊號(hào)傳送到腦部之前就阻擋掉。”
此研究在2015年11月9日刊載于線上版《Nature Biotechnology》。
這些老鼠身上部分神經(jīng)帶有對光反應(yīng)的蛋白細(xì)胞,研究人員希望能夠利用植入LED裝置驅(qū)動(dòng)細(xì)胞,鈍化痛感訊號(hào),阻斷一般療法沒辦法解決的疼痛,造福病患。
可延展、有彈性的LED植入裝置可固定于心臟等器官
杰魯說明,由于這個(gè)裝置柔軟且可延展,可以植入身體活動(dòng)性的部位。在之前的研究當(dāng)中,這類裝置通常必須植入并固定在骨頭上。
他表示:“但是當(dāng)我們在研究脊椎上的神經(jīng)元或者中樞神經(jīng)以外的區(qū)域時(shí),我們需要能夠延展、不需固定在骨頭上的裝置。”
這個(gè)新的裝置能夠用手術(shù)縫線固定在一個(gè)地方。與之前裝置相同,這個(gè)可延展的裝置裝有一個(gè)微型LED,能夠驅(qū)動(dòng)特定的神經(jīng)細(xì)胞。杰魯說他希望能夠利用這個(gè)植入裝置,鈍化痛感訊號(hào),阻斷一般療法沒辦法解決的疼痛,造福病患。
研究人員在基因改造的老鼠身上植入裝置。這些老鼠身上部分神經(jīng)帶有對光反應(yīng)的蛋白細(xì)胞。為了要展示植入裝置對神經(jīng)細(xì)胞中疼痛的通道有影響,研究人員利用LED燈驅(qū)動(dòng)了老鼠的痛感。當(dāng)老鼠在迷宮中通過一特定區(qū)域,植入裝置的LED燈就會(huì)發(fā)亮,并且驅(qū)動(dòng)疼痛細(xì)胞讓老鼠感到不適。而在離開迷宮的那個(gè)區(qū)域之后,裝置就關(guān)閉,疼痛也消失。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些動(dòng)物很快就學(xué)會(huì)要避開該區(qū)域繞道而行。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)如果是用舊版的光遺傳學(xué)裝置可能就很難實(shí)行,因?yàn)榕f版的裝置帶有電線,可能會(huì)影響老鼠的行為。
研究走出實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃量產(chǎn)LED植入裝置催生更多相關(guān)實(shí)驗(yàn)
據(jù)伊利諾大學(xué)材料工程系,同時(shí)也是共同研究主持人約翰?羅杰表示,現(xiàn)行的微型彈性裝置能夠用手術(shù)縫線固定,同時(shí)也可能可以用在腎臟、胃、腸道、心臟或其他器官。
他補(bǔ)充道:“他們提供了特殊、能與生物相容的平臺(tái),實(shí)現(xiàn)讓光無線傳輸?shù)缴砩蠋缀跞我黄鞴佟?rdquo;
羅杰和杰魯設(shè)計(jì)植入裝置時(shí),特別留意要將未來的量產(chǎn)列入考量,讓其他研究人員也能夠用這個(gè)裝置進(jìn)行更深入研究。杰魯、羅杰和華盛頓大學(xué)麻醉系副教授麥可?布魯喬斯(Michael R. Bruchas)共同成立了NeuroLux公司,朝量產(chǎn)裝置的目標(biāo)前進(jìn)。
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