黄金拉成丝!瑞典林雪平大学研究出新型脑机材料 。对于帕金森、瘫痪或慢性疼痛等神经系统疾病的治疗,脑机接口技术可起到很大作用。
技术实现上,我们需要将电子设备和大脑进行连接。医疗领域采用的侵入式脑机接口往往需要将电极植入大脑,其中,起到重要“桥梁”作用的部件就是电极,而因为大脑组织柔软如“豆腐”,所以对电极材料的要求极为苛刻。
瑞典林雪平大学的研究团队现已研制出“金纳米线”作为电极,材质柔软可拉伸,具有高导电性、可记录信号与释放电刺激,并能在体内长期稳定存在。
黄金难以制成细线,他们却把黄金做成比人的头发还细千倍。
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“用于电子设备的传统导体是金属,它们非常坚硬且刚性十足。而神经系统的机械特性更像是柔软的果冻。”
“为了实现精准的信号传输,我们需要非常接近相关的神经细胞。然而,由于人体始终处于运动之中,要在坚硬的物体与柔软且脆弱的物体之间实现紧密接触成为了一个难题。”林雪平大学材料科学教授Klas Tybrandt介绍道。
传统的金属电极虽具有出色的导电性,如果植入人体内,随着时间的推移,它们的刚度会损坏周围组织,导致异物反应,在植入物周围会形成疤痕组织。
一旦疤痕形成,电极的有效性便会降低。所以,电极材料必须是柔软的金属复合材料。
林雪平大学研究团队进一步添加了硅橡胶,硅橡胶常用于医疗植入物,包括乳房植入物。
“我们已经成功地用金纳米线和非常柔软的硅橡胶相结合,制造出一种新的、更好的纳米材料。让它们一起工作,具有高导电性且非常柔软,能和人体运动进行配合。”教授Klas说道。
这种灵活性降低了组织损伤和疤痕形成的风险。
因为金的金属特性,制造长而窄的金纳米结构非常困难。研究人员另辟蹊径,从容易制成纳米细线的银线着手,把纯银纳米线的银一点点用金替代。
“由于可以制造银纳米线,我们利用这一点,将银纳米线用作我们种植黄金的模板。该过程的下一步是去除银。一旦完成,我们的材料中含有超过 99% 的金。”
虽然银的导电性能很好,但由于纳米线中的银会分解,使银离子泄漏,会对人体产生毒性。
研究人员随后与林雪平大学生物医学和临床科学系的Simon Farnebo教授合作,实验表明柔软而有弹性的金纳米线微电极可以刺激大鼠神经并捕获神经信号。
同时,研究人员测试了新材料的稳定性,得出的结论是该材料至少可以使用三年,这比迄今为止开发的许多纳米材料都要好。
研究团队现在正在改进这种材料并制造更小的电极,以便与神经细胞更紧密地接触。
文章来源:来源:小舟科技公众号,崇材电子( www.mogreat.com ) 整理发布。