中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

专注于为医疗器械研发与生产服务

2021年9月1-3日 | 上海世博展览馆2&4号馆

微小无线充电皮下植入物可随时监控大脑,不需要更换电池

2021-02-19

光遗传学是一项功能强大的技术,可对神经元活动进行特定的操纵,以分析神经回路和进行干预性治疗。

最近,研究团队设计出一种无线充电和可编程控制的皮下植入物系统,该系统可以通过智能手机进行远程控制,是2019年无线头戴式植入神经设备的升级版。

该团队在《Nature Communications》期刊上发表了题为“Soft subdermal implant capable of wireless battery charging and programmable controls for applications in optogenetics”的论文。


该植入物可以在体外无线充电,从而长时间控制大脑电路而无需更换电池。它由超柔软的生物相容性聚合物制成,可长期与组织兼容。将它安装在超薄探针(人发厚度)上的微米级LED上(相当于一粒盐的大小),它可以无线操纵大脑深部的神经元。

这项研究由 Jeong教授领导,是他在2019年开发的无线头戴式植入神经设备的升级版。以前的版本可以使用智能手机无线提供多种药物和光刺激治疗。

无线头戴式植入神经设备
新的无线充电技术解决了当前大脑植入物的局限性。无线植入式设备技术最近已成为替代传统留植入物的替代方法,因为它们在大脑研究过程中有助于将压力和炎症最小化,从而延长了设备的使用年限。但是,此类设备需要间歇性手术来更换没电的电池,或者需要特殊且笨重的无线电源设置,这限制了实验选择以及动物实验的可扩展性。

Jeong教授说:“这种功能强大的设备无需进行额外痛苦的手术即可更换耗尽的电池,我们相信该技术可以应用于各种类型的植入物中,包括深部脑刺激器以及心脏和胃部起搏器。”

为了实现无线电池充电,研究人员开发了一种微型电路,该电路将无线能量采集器与线圈天线和低功耗蓝牙芯片集成在一起。交变磁场可以无害地穿透组织,并在设备内部产生电能为电池充电。然后,由电池供电的蓝牙植入物使用智能手机应用程序向大脑细胞提供可编程的光模式,以进行实时大脑控制。


该设备可以随时随地操纵神经回路,使其成为研究脑功能的高通用工具。

Jeong教授说:“我们通过智能手机应用程序即可简单操纵该设备向大脑发出光刺激,观看附近自由移动物体,从而控制动物的特定行为,这项技术将促进其他途径的大脑研究。”

总而言之,这种大脑植入技术为治疗大脑和其他器官的疾病带来新的机会。

文章及图片来源:转化医学网