在活体斑马鱼身上测试的可注射凝胶可以利用动物的内部化学物质转化为导电聚合物。
2 月 23 日发表在《科学》杂志1上的这一发现可能会导致电子设备的开发，这些设备可以植入大脑等身体组织而不会造成伤害。
当凝胶与接受者自身的代谢物——身体过程产生的化学物质——混合时，连锁反应将其变成一种固体但柔韧的材料。
“我们正在用这些材料进行大量实验，以在细胞周围生长电极和电子设备，”该研究的合著者、瑞典林雪平大学的材料科学家 Magnus Berggren 说。他补充说，这项工作最终可能会改进深部脑刺激技术，例如，或帮助受损神经再生。
内部电子
可以植入体内的电子设备或电路在医学和研究中有许多潜在的应用，例如帮助大脑与假肢进行交流，甚至增强记忆力。但传统的电子材料会引起炎症或疤痕，而且它们通常会在活组织内恶化并最终停止工作。
Berggren 说，尽管在开发柔软、灵活的电极方面取得了进展，但很难以非侵入性方式将它们植入体内。例如，如果你想将某些东西深入大脑，“你基本上会把它切穿”，他说。
Berggren 的团队想要创造一种导电的材料，但长期稳定、无毒且具有可注入的稠度。
他们开发的混合物包含导电聚合物的化学成分以及酶。当注射到活体组织中时，凝胶会与常见的代谢物葡萄糖和乳酸发生反应，从而导致凝胶聚合成更坚固(但仍然柔软)的材料。研究人员与瑞典隆德大学化学生物学家 Roger Olsson 领导的小组合作，使用这种方法在活体斑马鱼 ( Danio rerio ) 的鳍和大脑内生成聚合物“电极” 。他们还将其用于水蛭的神经组织以及鸡、猪和牛的肌肉组织中。
Timir Datta-Chaudhuri 说，由于这种材料在进入体内之前不会聚合，并且“顺应性、柔软性和生物相容性”，它消除了典型电极材料和活体组织之间的机械差异，这些差异使一些医疗植入物具有侵入性纽约曼哈塞特范斯坦医学研究所的电气工程师。
替代方法
使用活体组织的化学物质在体内制造导电材料的想法并不新鲜。2020 年，研究人员报告称，他们设计了一种酶，使其在线虫秀丽隐杆线虫的转基因神经元中表达。这导致细胞产生导电聚合物2。
沙特阿拉伯图瓦尔阿卜杜拉国王科技大学的生物工程师 Sahika Inal 说，这种方法不能用于人体。对她来说，最新研究的价值在于凝胶与人体自然产生的物质发生反应，不需要对生物体进行基因改造。“我认为这项技术正在提供另类思维。与其改变同一个设备的软件，为什么我们不完全摆脱那个设备，把它放在细胞里呢?”
在对可注射物质进行人体测试之前，仍有许多障碍需要克服。例如，尽管聚合物具有高导电性，但目前还没有办法通过将其连接到外部电源来使其发挥作用。
研究人员还需要进行更多测试以确定该方法是安全的。在将溶液注入大脑后，他们没有观察到斑马鱼有任何异常行为，但他们在手术后仅对动物进行了三天的监测。“他们需要研究长期的慢性反应，”Inal 说。
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