植入大腦皮層的微電極已經(jīng)被應(yīng)用于一系列令人興奮的新型神經(jīng)修復(fù)嘗試中，但是由于在植入過程中腦內(nèi)部組織及探針的影響，目前臨床上的靶點(diǎn)定位精度不高，會(huì)造成不可預(yù)測的手術(shù)并發(fā)癥。近日，凱斯西儲(chǔ)大學(xué)受蚊子叮咬的啟示，開發(fā)出一種新穎的植入微探針的技術(shù)。

doi:10.1038/s41598-017-18522-4

研究結(jié)果以題為“A Mosquito Inspired Strategy to Implant Microprobes into the Brain”發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上。

來源：Cleveland FES Center

大腦微電極在治療神經(jīng)功能障礙有巨大的潛力，能夠提高我們對于神經(jīng)回路的認(rèn)識。目前，下一代微電極探針設(shè)計(jì)利用超小尺寸的柔性材料，從而提高性能，但在植入方面仍存在問題。

凱斯西儲(chǔ)大學(xué)（Case Western Reserve University）工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程副教授Jeffrey Capadona表示，“我們得感謝蚊子，它讓我們找到了解決方案。”

1、來源于蚊子的靈感

“這一發(fā)現(xiàn)的背后故事很有意思，”文章第一作者、博士后研究員Andrew Shoffstall說道，“因?yàn)橐恍言械耐聯(lián)奈米觽鞑フú《?，促使我做了一份關(guān)于蚊子是如何叮咬人類等宿主的詳細(xì)報(bào)告。”

來源：Case Western Reserve University

眾所周知，蚊子無法張口，所以不會(huì)在皮膚上咬一口，它其實(shí)是使用6只針狀的構(gòu)造刺進(jìn)入皮膚，這些短針就是蚊子吸取血液的關(guān)鍵，類似于打針。此外，蚊子還會(huì)釋放含有抗凝血?jiǎng)┑耐僖?，用于防止血液凝結(jié)，確保它就能夠安穩(wěn)地飽餐—頓。

有趣的是，蚊子在叮咬的時(shí)候，既增加了其短針的臨界屈曲力，同時(shí)也減少了穿透皮膚所受的阻力。這一過程讓Shoffstall有了靈感，“為什么我們神經(jīng)移植不能使用這樣的方法？我們特別感興趣的是蚊子增加臨界屈曲力的能力，以適應(yīng)我們的應(yīng)用——將微電極植入大腦。”

于是，Shoffstall團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了嘗試，將微探針的臨界屈曲力增加了3.8倍，從而成功將微探針的插入率從37.5%提高到100%。

來源：Case Western Reserve University

2、創(chuàng)新的意義

Capadona說，從技術(shù)上講，他們的產(chǎn)品是受生物啟發(fā)（bio-inspired），而不僅僅是模仿生物（biomimetic）的特性。

Shoffstall表示，即便這項(xiàng)策略讓人乏味且印象不深刻，甚至于技術(shù)含量低，但它已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了將微探針安全、靈活插入大腦的目的。

Capadona和Schoffstall還說道，“我們在這篇論文中所做的是一個(gè)概念的證明，我們將繼續(xù)使用這一靈感，將類似的方法應(yīng)用于其他難以植入的醫(yī)療設(shè)備中。”