美院士：可植入的疼痛开关

最近，基于可能干扰疼痛的无线技术，华盛顿大学医学院和伊利诺伊大学香槟分校的科学家们，开发出一种灵活的可植入装置，从理论上说，这种装置能够在身体和脊髓中的疼痛信号到达大脑之前，激活和阻断它们。这项研究是在线发表于十一月九日的《Nature Biotechnology》杂志。

　　

生物通报道：最近，基于可能干扰疼痛的无线技术，华盛顿大学医学院和伊利诺伊大学香槟分校的科学家们，开发出一种灵活的可植入装置，从理论上说，这种装置能够在身体和脊髓中的疼痛信号到达大脑之前，激活和阻断它们。

研究人员说，将来这种植入装置可以用在身体的不同部位，来对抗不响应其他疗法的疼痛。

本研究共同资深作者、华盛顿大学疼痛中心主任、麻醉学教授Robert W. Gereau IV博士表示：“我们的最终目标是，使用这种技术，通过提供一种‘开关’，在疼痛信号到达大脑之前很久就激活或关闭它们，来治疗疼痛。”这项研究是在线发表于十一月九日的《Nature Biotechnology》杂志上。相关阅读：光遗传学突破：用光提高记忆力。

Gereau解释说，因为这种设备是柔软的、可伸缩的，因此它们可被植入移动着的身体的一部分。先前由科学家们开发的设备，必须被锚定到骨骼上。他说：“但是，当我们研究脊髓或中枢神经系统以外其他区域的神经元时，我们就需要不必锚定的、可伸展的植入物。”

这种新设备是通过缝合固定的。像以前的模型一样，它们含有微型LED灯，可以激活特定的神经细胞。Gereau说，他希望用植入物来减弱标准疗法无法治疗的患者的疼痛信号。

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研究人员用一种转基因小鼠进行了实验，它们的一些神经细胞上有光敏蛋白。为了证明这种植入物能影响神经细胞中的疼痛通路，研究人员用光激活疼痛反应。当小鼠穿过迷宫中的一个特定区域时，被植入的设备就会点亮，使小鼠感到不适。一旦离开迷宫的这部分，设备就会关闭，不适感消除。结果，动物们很快就学会了避免迷宫的这一部分。

用较旧的光遗传学设备，一直很难开展实验，因为它们是拴在电源上的，可能抑制小鼠的运动。本文共同资深作者、美国工程院院士、伊利诺伊大学材料科学与工程学教授John A. Rogers介绍说，因为新的、更小的设备比较灵活，可以通过缝合固定，它们也有可能应用于膀胱、胃，肠，心脏或其他器官附近。他说：“它们提供了独特的、生物相容性的平台，用无线的光传送，几乎可靶定体内的任何器官。”

Rogers和Gereau设计的植入物，也着眼于可允许大批量生产的制造过程，以便使该设备可以为其他研究人员使用。目前，Gereau、Rogers博士和华盛顿大学麻醉学副教授Michael R. Bruchas博士，成立了一家名为NeuroLux的公司，来帮助实现这一目标。

（生物通：王英）

注：John A. Rogers院士现任美国伊利诺伊大学香槟分校Swanlund讲座教授（全校最高级讲座讲授），联合任职于材料科学与工程系、生物工程、化学、计算机工程以及机械科学与工程系。研究领域包括柔性电子与光子器件的材料与成型技术，主要面向生物医学与仿生系统方面的应用。已发表近400篇论文，其中50多篇发表在国际顶级期刊Science、Nature和Nature子刊。授权发明专利80多项，其中50多项已经被产业化开发和工业应用。2011年获得了由MIT主办被誉为“发明奥斯卡”的Lemelson奖（全世界每年仅颁发一位获奖人）、被Nature Group评为“Top 10 科学家”，四次被MIT《Technology Review》杂志评为“改变世界的十大科技之一”。2011年当选美国工程院院士。

生物通推荐原文摘要：
Soft, stretchable, fully implantable miniaturized optoelectronic systems for wireless optogenetics
Abstract: Optogenetics allows rapid, temporally specific control of neuronal activity by targeted expression and activation of light-sensitive proteins. Implementation typically requires remote light sources and fiber-optic delivery schemes that impose considerable physical constraints on natural behaviors. In this report we bypass these limitations using technologies that combine thin, mechanically soft neural interfaces with fully implantable, stretchable wireless radio power and control systems. The resulting devices achieve optogenetic modulation of the spinal cord and peripheral nervous system. This is demonstrated with two form factors; stretchable film appliqués that interface directly with peripheral nerves, and flexible filaments that insert into the narrow confines of the spinal epidural space. These soft, thin devices are minimally invasive, and histological tests suggest they can be used in chronic studies. We demonstrate the power of this technology by modulating peripheral and spinal pain circuitry, providing evidence for the potential widespread use of these devices in research and future clinical applications of optogenetics outside the brain.