Thiết bị có thể cấy vào các tế bào não được nhắm mục tiêu bằng ánh sáng và thuốc khi được kích hoạt từ xa

Anonim

Thiết bị có thể cấy vào các tế bào não được nhắm mục tiêu bằng ánh sáng và thuốc khi được kích hoạt từ xa

Y khoa

Nick Lavars

Ngày 17 tháng 7 năm 2015

Các thiết bị nhỏ, có thể cấy ghép có khả năng cung cấp ánh sáng hoặc thuốc đến các khu vực cụ thể của não có khả năng cải thiện việc cung cấp thuốc và giảm tác dụng phụ (Tín dụng: Alex David Jerez Roman)

Lĩnh vực quang học trong đó các tế bào não cá nhân được tạo ra để hoạt động khác nhau khi tiếp xúc với ánh sáng có tiềm năng rộng lớn. Một ngày nào đó nó có thể được sử dụng để đảo ngược chứng mù lòa, thay đổi ngưỡng đau và thậm chí nhấn nút nghỉ ngơi trên đồng hồ sinh học của chúng ta. Nhắm mắt vào khu vực khoa học thần kinh mới nổi này, các nhà khoa học đã phát triển một thiết bị có chiều rộng của một sợi tóc người có thể được đưa vào não để cung cấp ánh sáng hoặc thuốc chỉ khi cần thiết, đưa ra phương pháp điều trị tốt hơn và giảm tác dụng phụ.

Thiết bị nhỏ bé này có các kênh microfluid và bơm siêu nhỏ, và được chế tạo mềm như mô não để không gây viêm và tổn thương thần kinh. Nó cũng chứa bốn khoang riêng biệt để mang thuốc trực tiếp vào não và các diode phát sáng vô cơ quy mô tế bào (-ILED), cho phép nó chiếu ánh sáng vào các tế bào được nhắm mục tiêu. Và quan trọng, chức năng của nó có thể được kích hoạt từ xa.

Bây giờ, chúng tôi thực sự có thể cung cấp liệu pháp ma túy chỉ bằng một nút bấm, "Jordan McCall, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Washington ở St Louis và thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết. "Chúng tôi đã thiết kế nó để khai thác công nghệ hồng ngoại, tương tự như được sử dụng trong điều khiển TV. Nếu chúng tôi muốn tác động đến hành vi của động vật bằng ánh sáng hoặc với một loại thuốc cụ thể, chúng tôi có thể chỉ cần điều khiển từ xa vào động vật và nhấn một nút. "

Những con vật mà McCall nói đến là những con chuột, lần đầu tiên anh và nhóm của mình thể hiện thành công khả năng của thiết bị. Một phần của nghiên cứu cho thấy các nhà nghiên cứu chỉ cung cấp thuốc cho một bên não. Điều này cho phép chúng kích thích tế bào thần kinh chịu trách nhiệm di chuyển, khiến chuột bắt đầu di chuyển theo vòng tròn.

Trong một thí nghiệm khác, các nhà khoa học chiếu ánh sáng trực tiếp vào các tế bào não cụ thể. Những tế bào này được chọn vì chúng biểu hiện các protein nhạy cảm với ánh sáng kích hoạt sự giải phóng dopamine. Cảm giác tốt đẹp đã khiến những con chuột trở về cùng một điểm trong mê cung nơi chúng đã được điều trị. Điều thú vị và làm nổi bật chức năng đa mục đích của thiết bị, các nhà nghiên cứu có thể phủ nhận hành động này bằng cách phát hành từ xa một loại thuốc ngăn chặn chức năng của chất dẫn truyền thần kinh dopamine.

Các nhà khoa học cho biết công nghệ này có thể được sử dụng để một ngày điều trị đau, động kinh, trầm cảm và các rối loạn thần kinh khác. Thành công của các thí nghiệm mới nhất của họ khiến họ hy vọng rằng thiết bị có thể được điều chỉnh để hoạt động ở các khu vực khác của cơ thể, bao gồm cả các cơ quan. Trong tương lai, họ có kế hoạch cải tiến thiết kế bốn buồng và sản xuất một thứ giống như hộp mực của máy in, để thuốc có thể được đưa vào các tế bào được nhắm mục tiêu trong một thời gian dài.

"Chúng tôi đã sản xuất thành công và chứng minh một giao diện vi mô và vi mô quang học có thể cấy ghép được cho sinh học, với các cơ hội ứng dụng không chỉ trong não mà còn ở các bộ phận khác của hệ thần kinh và các cơ quan khác, " đồng tác giả của nghiên cứu John Rogers, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Illinois.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell .

Nguồn: Đại học Washington ở St Louis

Các thiết bị nhỏ, có thể cấy ghép có khả năng cung cấp ánh sáng hoặc thuốc đến các khu vực cụ thể của não có khả năng cải thiện việc cung cấp thuốc và giảm tác dụng phụ (Tín dụng: Alex David Jerez Roman)