一款可生物吸收的柔性微流控器件

疼痛，是臨床中需要特別關注的重要問題之一，通過局部冷卻形成可逆性神經阻滯，不僅可以達到按需消除疼痛的效果，而且能夠完全避免服用阿片類藥物以及其他鎮(zhèn)痛劑帶來的成癮性副作用。然而，傳統(tǒng)的局部冷卻技術需要借助大型醫(yī)療器件并在特定環(huán)境下實施，往往很難達到精準的冷卻效果，在實際應用中存在著很大的局限性。

據麥姆斯咨詢報道，近日，美國西北大學John Rogers教授、俄勒岡大學Jonathan Reeder助理教授、大連理工大學解兆謙教授等人在國際頂尖學術期刊Science上發(fā)表了題為“Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves”的研究論文。

該研究發(fā)明了一種一張紙厚度的、生物可吸收的柔性微流控器件，其通過液體汽化冷卻實現了神經傳導阻滯，可用于替代阿片類止痛藥以達到無損傷的精準鎮(zhèn)痛效果，對未來基于柔性醫(yī)學器件的疼痛管理研究具有非常重要的指導意義。

該研究的通訊作者John Rogers教授表示，這個器件的技術原理與手指在寒冷天氣里變得麻木有些類似，它可以通過重編程的方式直接對局部目標神經產生這種冷卻帶來的麻木效果。溫度的下降由嵌入在器件中的微型傳感器調控，該傳感器將信息傳輸到外部接收器，患者或醫(yī)生可以通過外部儀器對治療進行調控，確保溫度不會下降太多，不至于導致組織損傷。

基于微流控、可精準阻滯神經的生物可吸收柔性冷卻器件

具體來看，該柔性器件集成了微流控系統(tǒng)與電路系統(tǒng)，通過控制微流控系統(tǒng)中流體的流速與流量，同時借助全氟戊烷（PFP）液體的汽化吸熱，實現了在特定部位提供精準且持續(xù)的冷卻效果。此外，研究人員將具有蛇狀形貌的鎂線溫度傳感器分布在該器件末端，通過傳感器電阻變化實時獲得溫度反饋，實現了對溫度的精準調控。其具有預拉伸的多層結構力學設計使得該器件可以形成自卷曲結構，無需縫合便可緊密貼附至需要冷卻的神經表面并可形成良好的力-熱交界面。另外，該器件完全由水溶性材料構成，可依據個性化需求在規(guī)定的時間段內溶解于皮下組織的生物流體中，避免了額外的拆除手術給病人帶來的痛苦，可以很好地滿足患者在長時段內的鎮(zhèn)痛需求，相比現有技術和產品具有顯著優(yōu)勢。

利用大鼠模型進行的動物實驗證實，該器件能在短時間內實現低溫調控，并能很好地抑制神經活動。長期觀察表明，復溫后神經活動迅速恢復正常，且不會產生任何副作用。通過對大鼠模型進行相關組織學分析還發(fā)現，該器件在植入大鼠體內6個月后仍能與神經緊密接觸，顯示了極其優(yōu)越的力學性能。此外，由于該器件的完全水溶性成分，因此在治療期結束后，整個器件會在數周內被降解并安全吸收。

冷卻誘導神經阻滯和鎮(zhèn)痛的實驗情況

綜上所述，研究人員開發(fā)了一款可生物吸收的柔性微流控器件，該器件能夠在活體組織的任意深度通過實時溫度反饋控制提供精準、微創(chuàng)的冷卻能力。其水溶性、生物相容性材料的結構可在治療結束后被溶解和生物再吸收，從而消除不必要的器件負荷和對患者造成的風險，而無需進行額外的手術。數周的體內試驗證明了該器件能夠快速、精準地冷卻周圍神經，從而在大鼠模型中為神經性疼痛提供局部、按需鎮(zhèn)痛。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8532

審核編輯 ：李倩