以色列研究人員研發(fā)幫助患者恢復觸覺的微型神經(jīng)傳感器
以色列科學家開發(fā)的納米能量收集與傳感技術(shù),有望使那些因受傷或截肢而失去觸覺的人恢復觸覺功能。
據(jù)麥姆斯咨詢報道,以色列特拉維夫大學的研究人員開發(fā)了一種微型傳感器,可以植入手指、腳趾或任何其他失去觸覺的身體部位,它能夠“繞過”該區(qū)域斷裂的神經(jīng),“連接”其他健康的神經(jīng),從而幫助患者恢復觸覺功能。
特拉維夫大學生物醫(yī)學工程研究員Ben M. Maoz博士稱,他之前在特拉維夫大學同事、謝巴醫(yī)學中心顯微外科醫(yī)師Amir Arami的演講中獲得了啟發(fā),Amir Arami有很多病人失去了部分知覺?,F(xiàn)在,Maoz博士成功地在老鼠身上測試了他的研究成果,并發(fā)表于同行評議的ACS Nano雜志。
Maoz博士設(shè)計的摩擦納米發(fā)電機(TENG-IT)裝置示意圖。a. 利用TENG-IT幫助患者恢復觸覺。將TENG-IT植入失去知覺的肢體皮膚下方,當對器件施加壓力時,TENG-IT會產(chǎn)生電信號,通過電纜將電信號傳輸至附近未受損神經(jīng)纖維周圍的刺激袖套電極,然后由該電極將觸覺信號傳輸至中樞神經(jīng)系統(tǒng)。上方插圖(比例尺:1 mm):袖套電極(上);TENG-IT裝置(下)。b. 利用摩擦電效應(yīng)將機械能轉(zhuǎn)化為電能的TENG-IT裝置示意圖。
Maoz說:“這太令人興奮了,因為我們的創(chuàng)新成果能夠真正幫助到那些面臨實際問題的人們?!?/p>
他還說:“在此之前,已經(jīng)有一些假肢可以連接到身體的神經(jīng)。但是,我們所應(yīng)對的挑戰(zhàn)完全不同,我們要解決的是本來有正常手或手指而失去知覺的患者,幫助他們再次感受到觸覺?!?/p>
TENG-IT裝置植入物,可以幫助受傷肢體恢復觸覺
將這種TENG-IT微型傳感器植入受傷肢體的神經(jīng)部位,并與健康的神經(jīng)相連。身體很快就知道神經(jīng)正在接收來自不同來源的信號,并正確地解釋它們,從而意味著觸覺得到了恢復。
Maoz說,這項技術(shù)對患者生活質(zhì)量的提高要比最初的感受要更大,因為,觸覺是人們計算手指施力程度,甚至直立行走所需要的基本感覺。
Ben Maoz博士
Maoz博士說:“平常我們拿鑰匙或手機等最簡單的任務(wù)都需要觸覺,這樣我們才能準確判斷需要施加的力量?!?/p>
另一個優(yōu)勢是,TENG-IT微型傳感器雖然是電子器件,但它不需要電池,因為它本身可以在神經(jīng)信號跟蹤和模擬的運動中進行能量收集。
為了進行這項實驗,Maoz博士的研究團隊將一批老鼠的一只爪子切斷感覺神經(jīng),在它們其中的一些老鼠身上安裝了TENG-IT微型傳感器,而另一些老鼠身上則沒有安裝以作為對照。再利用一款追蹤器來監(jiān)測老鼠爪子的感覺。
在實驗中,神經(jīng)被切斷且沒有植入TENG-IT裝置的老鼠沒有感覺到刺激,而植入TENG-IT裝置的老鼠和神經(jīng)沒有被切斷的老鼠有同樣程度的感覺。這表明TENG-IT裝置確實可以工作。
下一步,研究人員將在更大的動物身上測試這種植入物,并在后期將這種微型傳感器植入失去觸覺能力的患者手指中,幫助患者恢復觸覺感知,顯著改善他們的生活質(zhì)量。