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我科学家率先找到神经移植替代物

用液态金属“搭桥”修复神经

来源:文汇报 2014-6-12 史博臻

  还记得科幻电影《终结者》中的那个身体似流水、被子弹打穿后瞬间痊愈的液态金属机器人T1000吗?尽管当前重现这样的机器人是天方夜谭,但用液态金属来修复神经组织,科学家已初步尝试成功。中国科学家近日宣称,他们在世界上首次应用液态金属“缝合”了牛蛙断裂的坐骨神经,进而刷新了对人体神经连接与修复难题的认知。

三大优点给科学家尝试的信心

  “信号传导效果与未受伤的神经几乎一样。”主持这项科研的清华大学医学院生物医学工程系教授刘静难掩兴奋。实验表明,液态金属充当了几乎完美的“桥”,使牛蛙一侧坐骨神经在遭受刺激时所产生的电信号,准确无误地传递到另一侧。也就是说,液态金属起到了导电传输的作用。

  “大胆炫酷,令人震惊的医学突破。”这是不少国内外同行和科学媒体的评价,因为此前科学界还从未尝试过用液态金属修复神经。找到这一方法,刘静用“机缘巧合”一词来形容。其实,在寻找到镓铟锡合金这一合适的液态金属“神经”之前,他带领的中科院理化技术研究所及清华大学联合研究团队已尝试过很多种其他方法,最终才找到了镓铟锡合金,又经过近两年的“打磨”,才让它成为修复神经的最佳材料。

  该团队早先的工作是将镓铟锡用于计算机芯片冷却,而它的3个优点让科学家决定尝试将其用于神经修复:第一,这种合金在常温下呈液态,有点像体温计中的汞,但无毒性,借助注射器就能“钻进”神经管道中“搭桥”,操作起来十分方便;第二,它具有杰出的导电性能,是水的100亿倍,能保证断裂的神经末梢在液态金属的连接下快速联通,其电导率也显著优于纳米材料溶液等热门的神经修复材料;第三,它很稳定,很难与体液、周围器官组织发生反应,因此在X光、CT的照射下,呈现出极高的影像对比度,如果神经生长恢复良好,便可把液态金属从体内抽离,不留下一丝痕迹。

要用于人体,还有很多难题要解

  据了解,我国每年因交通事故、工业操作意外、体育运动不慎等所导致的神经损伤案例超过10万人次。与这一庞大群体相对应的,是苍白的康复数字。神经修复究竟有多难?刘静介绍,人体全身遍布神经网络,稍有不慎极易损伤甚至断裂。尽管现有的连接手术可以在一定程度上加以治疗,但并不完美。治疗神经损伤首先考虑的是自体神经移植,相当于“拆东墙补西墙”,但受到供区神经来源不足、神经结构和尺寸不匹配等限制。然而,即便神经被连接上,依靠机体的自身修复也十分缓慢,有时甚至长达10年以上。在这期间,缺乏神经信号控制的肌肉会慢慢萎缩——即使等到神经末端长好,肌肉也可能早已瘫痪。因此长期以来,寻找合适的神经移植替代物一直是神经修复领域中的重大挑战。近年来,纳米材料学的发展为神经修复带来了曙光,尽管国外科学家在人体手臂、腿部的试验很多,但如上所述,仍受制于导电性能欠佳等问题。

  这项研究为解决神经修复的难题开辟了崭新方向,不过它只是刚迈出了艰难的第一步,要能用于人体,还有很多难题需要解决。比如,液态金属与人体“绝缘”的期限有多长、会不会干扰人体神经细胞的再生等。

 

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2014-06-12 12:07:53]
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