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Science | 重大进展!大连理工大学解兆谦等首次报道植入式微型柔性冷却器应用于神经阻滞疼痛

能够靶向和可逆地阻断周围神经活动的可植入装置可以替代阿片类药物来治疗疼痛。局部冷却是按需消除疼痛信号的一种有吸引力的方法,但传统技术受到僵硬、笨重的外形因素的限制及不精确的冷却。

2022年6月30日,西北大学John A. Rogers,俄勒冈大学Jonathan T. Reeder及华盛顿大学Matthew R. MacEwan共同通讯(大连理工大学解兆谦为共同第一作者)在Science 在线发表题为“Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves”的研究论文,该研究介绍了柔软的、可生物吸收的微流体装置,这些装置能够在活体组织的任意深度通过实时温度反馈控制提供集中的、微创的冷却能力。

水溶性、生物相容性材料的结构可导致溶解和生物再吸收,从而消除不必要的设备负荷和对患者造成的风险,而无需进行额外的手术。多周的体内试验证明了能够快速、精确地冷却周围神经,从而在大鼠模型中为神经性疼痛提供局部、按需镇痛。

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尽管阿片类药物成瘾率和因过量服用阿片类药物相关的死亡率增加,但阿片类药物的高治疗功效已导致其广泛使用。阿片类药物滥用造成的日益增加的社会负担推动了局部、非阿片类药物和非成瘾性疼痛管理技术的发展。消除外周神经局部疼痛信号的微型植入装置表明,基于工程的治疗具有潜在作用,可避免与阿片类药物和其他镇痛剂相关的副作用。对神经组织的电、药理、光学、机械或热刺激的受控输入可导致局部和可逆的神经阻滞。
这里的工作特别令人感兴趣的是,神经组织中代谢、电生成和离子活动的时间测量都表现出温度依赖性负相关。周围神经的局部冷却降低了神经活动的传导速度和信号幅度。哺乳动物神经中复合动作电位传输的阻断通常发生在 15°C 以下,但该阈值可以通过在冷却期之前的短暂加热期暂时增加到接近室温。
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用于按需神经阻滞的柔软、生物可吸收、蒸发微流体冷却器(图源自Science 
对周围神经施加冷却是一种很有前途的阻断疼痛信号的方法,因为它不会上瘾,快速可逆,可以局部应用,避免任何发作反应。镇痛神经冷却需要对温度进行时空精确控制,以最大限度地提高预期结果并最大限度地减少冷却引起的组织损伤的机会。当前的神经冷却方法依赖于刚性、笨重的系统,这些系统阻止使用局部冷却作为外周神经疼痛管理的实用方法。在规定的时间内提供按需局部镇痛并随后进行溶解和生物吸收的可植入设备将代表疼痛管理技术的质的进步。
该研究介绍了柔软的、可生物吸收的微流体装置,这些装置能够在活体组织的任意深度通过实时温度反馈控制提供集中的、微创的冷却能力。水溶性、生物相容性材料的结构可导致溶解和生物再吸收,从而消除不必要的设备负荷和对患者造成的风险,而无需进行额外的手术。多周的体内试验证明了能够快速、精确地冷却周围神经,从而在大鼠模型中为神经性疼痛提供局部、按需镇痛。

参考消息:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8532


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