小型机器人神经袖带有望在神经护理领域取得突破

概括： 研究人员开发出了创新、灵活的设备，可以轻轻地包裹神经纤维，这可能会改变神经系统疾病的诊断和治疗。 这些小型、灵活的“神经袖口”使用软机器人和灵活的电子设备与周围神经进行通信，而不会造成任何损坏。

这些袖带已在小鼠身上成功进行了测试，只需极小的电力即可调整其形状，无需缝线或粘合剂。 这一突破可能会导致癫痫和慢性疼痛等疾病的侵入性较小的治疗，并可以改善假肢的控制。

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1. 先进材料：神经袖带由软机器人中使用的导电聚合物制成，允许它们在几百毫伏的电流下围绕神经纤维膨胀或收缩。
2. 非侵入式应用：袖带可以盘绕成针并注射到目标神经附近，然后它们会自我调整以包裹神经，从而更容易放置且侵入性更小。
3. 未来潜力：这项技术可以在不需要开放手术的情况下进行高度针对性的神经治疗，甚至可以想象它可以转移到体内难以到达的区域。

来源： 剑桥大学

研究人员开发出了小型灵活的设备，可以包裹单个神经纤维而不损坏它们。

剑桥大学的研究人员将柔性电子和软机器人技术结合起来，开发出可用于诊断和治疗一系列疾病的设备，包括癫痫和慢性疼痛，或控制假肢。

目前用于与周围神经（连接大脑和脊髓的 43 对运动和感觉神经）进行通信的工具陈旧、笨重，并且神经损伤的风险很高。 然而，剑桥团队开发的机器人神经“袖口”足够敏感，可以抓住或缠绕敏感的神经纤维，而不会造成任何损伤。

对小鼠神经袖带的测试表明，这些装置只需要很小的电压就能以受控的方式改变形状，在神经周围形成一个自密封环，而不需要手术缝线或胶水。

研究人员表示，将软电动执行器和神经技术相结合可以作为一系列神经系统疾病监测和介入治疗的答案。

结果发表在期刊上 自然材料。

电神经植入物可用于刺激或阻断目标神经中的信号。 例如，它们可以通过阻断疼痛信号来帮助缓解疼痛，或者可以通过向神经发送电信号来恢复瘫痪肢体的运动。

在对神经纤维高度集中的身体区域（例如脊髓附近的任何地方）进行手术时，神经监测也是标准的外科手术。

这些植入物可以直接接触神经纤维，但存在一定的风险。 领导这项研究的剑桥大学工程系教授乔治·马利亚拉斯（George Malliaras）表示：“神经移植存在很高的神经损伤风险。”

“神经很小而且非常敏感，所以任何时候你把大的东西，比如电极，与它们接触，都会对神经构成风险。”

哈佛大学的合著者 Damiano Barone 博士说：“包裹神经的神经袖带是目前最便宜的植入物，但尽管如此，它们仍然非常笨重、僵硬且难以植入，需要大量操作，并且可能对神经造成创伤。” 。 剑桥临床神经科学系。

研究人员设计了一种由导电聚合物制成的新型神经袖带，通常用于软机器人。 超薄袖口采用两层独立设计。 施加少量的电力（仅几百毫伏）就会导致设备膨胀或收缩。

袖带足够小，可以卷成针并注射到目标神经附近。 当被电激活时，袖带会改变形状以包裹神经，从而可以监测或改变神经活动。

“为了确保这些设备在体内的安全使用，我们能够将操作所需的电压降低到非常低的值，”该研究的第一作者 Chaokun Dong 博士说。

“最重要的是，这些袖带可以在两个方向上改变形状，并且可以重新编程，这意味着外科医生可以调整设备围绕神经的紧密程度，以便获得记录和刺激神经的最佳结果。”

对小鼠的测试表明，这种袖带无需手术即可成功使用，并且它们在目标神经周围形成了一个自密封环。 研究人员计划在动物模型上进一步测试这些设备，并希望在未来几年内开始在人体上进行测试。

“通过这种方法，我们可以接触到通过开放手术难以到达的神经，例如控制疼痛、视力或听力的神经，但无需在大脑内植入任何东西，”巴伦说。 “能够定位这些袖带，使其包裹神经，使外科医生的手术变得更加容易，并且对患者来说风险也更小。”

马利亚拉斯说：“制造可以通过电刺激改变其形状的植入物的能力为高度针对性的治疗开辟了一系列未来的可能性。”

“未来，我们或许能够拥有可以在身体各处移动，甚至进入大脑的植入物，这让你梦想着未来如何利用技术造福患者。”

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作者： 乔治·马利亚拉斯
来源： 剑桥大学
沟通： 乔治·马利亚拉斯 – 剑桥大学
图片： 图片来源：神经科学新闻

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”用于微创周围神经接口的电化学驱动微电极“乔治·马利亚拉斯等人。 自然材料

总结

用于微创周围神经接口的电化学驱动微电极

与周围神经相互作用的电极阵列用于神经系统疾病的诊断和治疗； 然而，它们需要复杂的手术，神经损伤的风险很高。

在这里，我们利用软机器人执行器和柔性电子器件的最新进展来开发高度顺应性的神经袖带，将电化学引导的基于聚合物的软执行器与低阻抗微电极结合起来。

这些袖带的工作电压低至几百毫伏，可以主动抓住或缠绕敏感的神经。 我们使用活体大鼠模型验证了这项技术，证明袖带与大鼠坐骨神经形成并保持可靠的自密封生物电子界面，而无需使用手术缝合线或粘合剂。

软电化学执行器与神经技术的无缝集成为微创神经活动监测和高质量生物电子接口提供了一条途径。