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科研进展

深圳先进院研发出受生物启发的具有增强抗炎效应和促进神经网络化的微锥阵列神经界面

时间:2020-07-28  来源:医工所纳米调控与生物力学研究主题 赵启龙 文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,太阳集团娱乐网址8722医工所纳米调控与生物力学研究主题杜学敏研究TEAM与脑所脑图谱主题鲁艺研究TEAM合作,研发出具有微锥阵列结构的神经接口器件,能显著促进神经圆突触的贴附和攀爬(类爬山虎行为)和周期性神经圆网络构建,不单极大提高神经器件植入下的生物相容性与有效性,而且也为神经圆网络重建与功能调节供给全新策略与方法。研究成果以Bioinspired microcone-array-based living biointerfaces: enhancing the anti-inflammatory effect and neuronal network formation为题,发表在工程区域权威期刊Microsystems & Nanoengineering (影响因子:5.05) 陈洪旭、王璐璐为共同第一作者,杜学敏研究员与鲁艺研究员为共同通讯作者,深圳先进院为唯一通讯单位。

  神经刺激 技术实现 因对神经系统疾病(如帕金森症、癫痫、失明和抑郁等)的治疗有显著成果而备受关注。上卫植入式神经器件一贯采取应用金属、有机物和高分子等复合质料制备,但因其与生物组织性能相差较大,植入下易被视为异物而引起炎性反应,最终导致器件被纤维化组织包裹以及植入体周围神经圆的死亡。如该 小case显著影响了神经器件在慢性植入过程中的性能,严重阻碍了神经刺激 技术实现 的广泛应用。易于 ,如何减轻神经器件界面的炎性反应并实现长期有效的刺激,是植入式神经器件亟待解决的关键小case。 

  针对现有挑战,研究TEAM提出通过神经器件表面形貌调控进而实现有效抗炎性反应功能。基于研究TEAM後期微纳结构精准调控(Materials Horizons, 2020, 7(5), 1341Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6(48), 24748ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11(17), 15927)与通过微纳结构形貌消息 调控细胞行为(National Science Review, 2020, 7, 629)的研究底子上,研究TEAM采取应用胶体晶体刻蚀方法制备出仿玫瑰花瓣表面独有的微锥阵列结构,并将这类结构策划到神经器件表面。通过原代神经细胞培养实验,发现神经器件界面的微锥阵列结构与神经圆胞体尺寸接近,易于 能有效促进神经圆细胞的粘附;其表面特殊的微纳形貌显著促进了神经圆突触的攀附和生长,并形成奇特的周期性神经网络。非常有意思的是,结合慢性植入实验,研究TEAM还发现这类结构再是能阻碍星型胶质细胞的贴附和组织包囊的形成,进而证实了具有微纳形貌的植入式神经器件具有优异的抗炎功能。这项work通过奇特的物理结构有效降了低炎性反应并促进了神经圆网络化,不单为神经器件长期植入并有效刺激供给保障,而且也为重建神经圆网络及调节神经功能供给全新策略与方法。 

  该系列研究work得到了国家细节研发计划、国家自然基金、中国科学院青年创新促进会、广东省、深圳市等高技术porject资助。 

  论文链接 

表面策划有微锥阵列结构的神经接口器件有效降低炎性反应并促神经圆网络化

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