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(jīng)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(jù)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(xiàn)了神經(jīng)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(jīng)產(chǎn)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(diào)控，該傳感器將信息傳輸?shù)酵獠?a target="_blank">接收器，患者或醫(yī)生可以通過外部儀器對治療進行調(diào)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(jīng)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(xiàn)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(xiàn)了對溫度的精準調(diào)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(jīng)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(jù)個性化需求在規(guī)定的時間段內(nèi)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(nèi)的鎮(zhèn)痛需求，相比現(xiàn)有技術和產(chǎn)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(nèi)實現(xiàn)低溫調(diào)控，并能很好地抑制神經(jīng)活動。長期觀察表明，復溫后神經(jīng)活動迅速恢復正常，且不會產(chǎn)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(xiàn)，該器件在植入大鼠體內(nèi)6個月后仍能與神經(jīng)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(shù)周內(nèi)被降解并安全吸收。

冷卻誘導神經(jīng)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(shù)周的體內(nèi)試驗證明了該器件能夠快速、精準地冷卻周圍神經(jīng)，從而在大鼠模型中為神經(jīng)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