北京
近日，复旦大学宋恩名教授和团队造出一种名为 SWB 的神经接口，可以自己卷起来包住受伤的神经，容纳后慢慢释放药物、用光加热治疗，最后还会自己消失，不用二次手术取出来。
该神经接口的整体厚度只有 1 微米左右。它平时是摊平的一张薄膜，当把它放在受伤的神经旁边，轻轻一碰，它就像卷饼一样自己卷起来，严严实实地裹住神经。不管神经粗得像牙签，还是细得像头发丝，甚至比头发丝细十倍，它都能贴得刚刚好。
（来源：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123）
宋恩名告诉 DeepTech：“以前的神经修复装置大多是毫米级的，我们首次能做到了 15 微米直径以下的自卷曲，可以匹配那些特别细的神经末梢。而且我们率先实现了把智能光热材料和可降解药物层集成到自卷曲管里的，实现了无线、多模式的综合性联合治疗。”
图 | 宋恩名（来源：受访者）
这个卷起来的能力从何而来？秘密藏在材料里。
该团队使用了两层氮化硅薄膜，一层内部有拉应力，一层内部有压应力，就像两根紧绷的橡皮筋朝着不同的方向使劲。平时，这两层互相拉扯着保持平衡，一旦从衬底上释放下来，就会自动卷曲成为管状。通过调整两层的厚度比例，就能控制卷起来的直径，最小能够做到 15 微米，最大能到 1 毫米。也就是说，从最细的神经末梢到最粗的坐骨神经，它都能完美贴合。
光会卷还不够，还得会治病。在这个三层结构里，最内层贴着神经的那一面，涂了一层海藻酸钠，里面装了一种名为吲哚-3-丙酸的药物。这种药物是人体肠道内天然存在的物质，研究发现它能激活一种名为孕烷 X 受体的蛋白质，调动免疫细胞来清理受损部位的垃圾，为神经再生铺平道路。药物在植入后 45 分钟内会释放 80%，能够做到快速起效。
中间是一层 MXene 材料，只有 110 纳米厚。这个材料能够吸收近红外光然后发热。该团队使用 808 纳米的激光照射它，30 秒就能升温十几度。这个热度控制在 43 度左右，刚好能够促进神经修复而不会烫伤组织。激光可以穿透皮肤和组织，在体外无线控制，无需在身体上开洞接线。
最外层是复合型双层氮化硅，用来保护整个结构，同时让激光顺利透照到 MXene 上。该团队把这种材料在大鼠身上做实验。先把大鼠的坐骨神经夹伤，打造出来神经损伤模型，然后把该微管结构自卷曲在受伤的地方。之后每周食用激光照射两次，每次 5 分钟，一个月后查看效果。
（来源：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123）
结果很明显。没有任何治疗的那组，大鼠走路一瘸一拐，后腿肌肉萎缩得很厉害。用了这个装置的那组，走路姿势接近正常大鼠，肌肉也饱满很多。他们还使用电极刺激神经，测量肌肉的电信号，结果发现治疗组的信号强度比未治疗组高出 30% 以上。显微镜下的神经切片显示，治疗组的髓鞘厚度也更加接近健康神经。
而且，这套装置完成任务后会自己消失。该团队将它泡在模拟体液的溶液里，95 度高温下加速测试，一个月后薄膜完全溶解。根据降解模型推算，在人体温度下它能稳定工作一个多月，足够神经完成初步修复，然后慢慢消失，无需再二次手术拆线取出。
（来源：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123）
毒性测试也很关键，他们把材料浸出液和细胞一起培养，三天后细胞活性和对照组没有差别。植入大鼠体内一个月后，检查心肝脾肺肾，也没有发现炎症或损伤，说明对于身体是安全的。
这套神经接口不仅可以发热，还可以导电，将来后续能够实现光电双重刺激，或者做成传感器监测神经恢复情况。再加上无线控制和闭环反馈，这套系统有望成为一种智能的、可植入的神经修复平台乃至推广成产品。
宋恩名表示：我们做这个研究的初衷，就是希望能实现一种精准到位的治疗，只作用于受损的那一小块区域，不干扰周围的健康组织。
“下一步的计划，我们还是想把器件性能往前推，甚至面向医疗器械产品需求。”他说。现在的装置需要外界光照才能发挥作用，其希望将来能做到完全被动式的，不需要外部干预。另外也在考虑做阵列化的设计，这样可以在神经周围布置多个功能位点，实现更复杂的调控。
参考资料：
相关论文https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123
排版：何晨龙、胡巍巍
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