一种通过最新的化学工程方式来装配电极来改善神经电刺激的方法
德州大学西南医学中心的研究人员设计了一种通过最新的化学工程方式来装配电极来改善神经电刺激的方法:由碳纳米管形成的基本黑色涂层。
纳米管护套改善了电极接收和传输的信号,研究人员称这是推进电神经刺激治疗的潜在关键步骤。这种类型的治疗越来越多地显示出从癫痫到抑郁到慢性腿和背痛等疾病的希望。
通过植入电子神经刺激器,其他地方的医生为四肢瘫痪患者提供了随意移动计算机光标的能力,并且猴子能够以虚拟的力量移动虚拟世界中的物体。对于失去手臂或腿并依赖假肢的人来说,植入刺激器可以恢复感觉。
“这些类型的脑机接口成功的关键在于电极与神经组织相遇,”UT西南大学整形外科讲师EdwardKeefer博士说,该研究的主要作者出现在最近一期NatureNanotechnology杂志上。。“当我们用碳纳米管涂覆电极时,它可以改善神经的刺激和传感器的反馈。”
根据纳米管的形成方式,研究人员能够加强刺激或接受能力以提高性能。在一些测试中,纳米管涂层将性能提高了四十倍,而在其他测试中,纳米管涂层的性能提高了多达1,600倍。
纳米管看起来像格子在微观尺度上卷成管。虽然它们是人类头发宽度的1/50,000,但纳米管仍然是已知的最坚硬和最强的纤维,以及优良的电导体。
事实证明,这些属性只是帮助电生理学家克服他们面临的一些障碍所需的属性-电池电量和化学稳定性等问题。
碳纳米管涂层改善了导电性,这意味着需要更少的能量来为神经刺激器供电。这可以帮助减少日常维护,例如需要更换植入的刺激装置中的电池,以及减少由电荷引起的组织损伤。
“我们的过程就像拿一辆福特平托,浇注这种化学涂层,然后把它变成法拉利,”基弗博士说。
研究人员已经尝试了几种类型的电化学涂层,看它们是否可以提高导电性,但涂层经常会快速分解或不能保持固定在电极上。Keefer博士说,碳纳米管涂层显示出更大的希望,但仍需进一步研究。
“Keefer博士开发的新技术可能有助于恢复受伤组织和未来移植的功能,这令人兴奋,”整形外科助理教授SpencerBrown博士说,他是NancyLee和PerryR.Bass高级整形外科的研究负责人UT西南大学和伤口愈合实验室。
参与该研究的其他UT西南研究人员包括细胞生物学副教授BarryBotterman博士和整形外科助理教授MarioRomero-Ortega博士。德克萨斯苏格兰儿童医院,范德比尔特大学和北德克萨斯大学的研究人员也参加了研究。这项研究得到了位于达拉斯的Plexon公司的部分支持。
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