上海
无需开颅手术，只需一次简单的静脉注射，就能将微型电子设备精准送达大脑病灶区域。这不是科幻小说，而是由天桥脑科学研究院重点资助支持的麻省理工学院媒体实验室研究团队在《自然·生物技术》上发表的最新突破。这项技术有望彻底改变帕金森病、癫痫等神经系统疾病的治疗方式。
传统脑部电极植入是一场高风险手术。患者需全身麻醉，医生切开头皮，在颅骨上钻孔，再将电极插入脑组织深处。整个过程伴随感染、出血和脑损伤风险，甚至可能危及生命。尽管这类技术在治疗神经疾病方面潜力巨大，但侵入性手术始终是难以逾越的门槛。现有微创技术无法精确到达大部分脑区，而非侵入性技术又缺乏精准度。
研究团队开发出名为“亚细胞级无线电子设备”（SWEDs）的微型装置。这些设备直径仅5到10微米，比人类头发丝细十倍，厚度仅200纳米，相当于一张纸厚度的千分之一。设备采用三层结构设计：导电阳极底层、吸光有机半导体中间层和金属阴极顶层，如同微型太阳能电池，能将外部光能转化为电能。
有了微型设备，如何让它们到达大脑深处的目标位置？研究团队巧妙利用了人体自身的免疫系统。他们注意到单核细胞——一种能自动寻找炎症部位的免疫细胞。这些细胞能识别化学信号，穿越血管壁，突破血脑屏障，精准聚集到炎症区域。
团队采用“点击化学”技术，将微型设备牢固粘附在单核细胞表面，形成“细胞-电子混合体”。实验显示，约87%的混合体在穿越血管内皮层时保持完整，设备未脱落且细胞迁移能力未受影响。
团队在小鼠实验中验证了这一技术。他们先在小鼠大脑深处的腹外侧丘脑核制造炎症，然后通过尾静脉注射约200万个细胞-电子混合体。72小时内，这些混合体在血液中循环，单核细胞感知炎症信号后，穿过血脑屏障，聚集在目标区域。
结果显示，炎症区域约有14000个成功植入的电子设备，且高度集中在目标区域，准确率达82%。对照实验证实，免疫细胞的导航能力是整个系统的关键。
设备植入后，研究人员使用波长792纳米的近红外激光从体外照射小鼠头部。该波长的光能穿透组织，被设备转换为电能，刺激周围神经元。
评估结果显示，目标脑区神经元活性是对照组的近三倍。刺激精准度高达约30微米，远超现有非侵入性脑刺激技术。在活体记录中，约22%的监测位点检测到与光刺激明确相关的神经活动，且反应高度一致。
安全性评估结果显示，该技术具有良好的生物相容性。注射了细胞-电子混合体的小鼠血液指标、生化指标和行为能力均正常。主要器官检查未发现异常，大脑也未出现额外免疫反应。长期跟踪显示，设备在约10天内被机体自然清除，没有在任何器官中蓄积。
这项技术为阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症等与炎症相关的神经系统疾病提供了新的治疗思路。研究团队也指出了当前技术的局限性，包括需要提高植入效率、扩展设备功能、优化可控性等。
未来，通过集成传感器和微处理器，这些微型设备可能发展出“感知-分析-响应”的闭环能力，为神经疾病治疗带来更多可能性。
无需开颅的脑机接口技术展示了生物与电子融合的医疗新范式。它不再与人体系统的天然机制对抗，而是巧妙利用免疫细胞亿万年的进化智慧。随着技术的进一步完善，未来治疗脑部疾病或许真能如注射疫苗般简单——一次静脉注射，让微型“智能导弹”自动导航至病灶，在医生无线操控下完成精准治疗。
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