神經損傷不用愁，復旦學者發明會自卷的“膠帶”，治完自動消失

近日，復旦大學宋恩名教授和團隊造出一種名為 SWB 的神經接口，可以自己卷起來包住受傷的神經，容納后慢慢釋放藥物、用光加熱治療，最后還會自己消失，不用二次手術取出來。

該神經接口的整體厚度只有 1 微米左右。它平時是攤平的一張薄膜，當把它放在受傷的神經旁邊，輕輕一碰，它就像卷餅一樣自己卷起來，嚴嚴實實地裹住神經。不管神經粗得像牙簽，還是細得像頭發絲，甚至比頭發絲細十倍，它都能貼得剛剛好。

（來源：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123）

宋恩名告訴 DeepTech：“以前的神經修復裝置大多是毫米級的，我們首次能做到了 15 微米直徑以下的自卷曲，可以匹配那些特別細的神經末梢。而且我們率先實現了把智能光熱材料和可降解藥物層集成到自卷曲管里的，實現了無線、多模式的綜合性聯合治療?！?/p>

圖 | 宋恩名（來源：受訪者）

這個卷起來的能力從何而來？秘密藏在材料里。

該團隊使用了兩層氮化硅薄膜，一層內部有拉應力，一層內部有壓應力，就像兩根緊繃的橡皮筋朝著不同的方向使勁。平時，這兩層互相拉扯著保持平衡，一旦從襯底上釋放下來，就會自動卷曲成為管狀。通過調整兩層的厚度比例，就能控制卷起來的直徑，最小能夠做到 15 微米，最大能到 1 毫米。也就是說，從最細的神經末梢到最粗的坐骨神經，它都能完美貼合。

光會卷還不夠，還得會治病。在這個三層結構里，最內層貼著神經的那一面，涂了一層海藻酸鈉，里面裝了一種名為吲哚-3-丙酸的藥物。這種藥物是人體腸道內天然存在的物質，研究發現它能激活一種名為孕烷 X 受體的蛋白質，調動免疫細胞來清理受損部位的垃圾，為神經再生鋪平道路。藥物在植入后 45 分鐘內會釋放 80%，能夠做到快速起效。

中間是一層 MXene 材料，只有 110 納米厚。這個材料能夠吸收近紅外光然后發熱。該團隊使用 808 納米的激光照射它，30 秒就能升溫十幾度。這個熱度控制在 43 度左右，剛好能夠促進神經修復而不會燙傷組織。激光可以穿透皮膚和組織，在體外無線控制，無需在身體上開洞接線。

最外層是復合型雙層氮化硅，用來保護整個結構，同時讓激光順利透照到 MXene 上。該團隊把這種材料在大鼠身上做實驗。先把大鼠的坐骨神經夾傷，打造出來神經損傷模型，然后把該微管結構自卷曲在受傷的地方。之后每周食用激光照射兩次，每次 5 分鐘，一個月后查看效果。

（來源：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123）

結果很明顯。沒有任何治療的那組，大鼠走路一瘸一拐，后腿肌肉萎縮得很厲害。用了這個裝置的那組，走路姿勢接近正常大鼠，肌肉也飽滿很多。他們還使用電極刺激神經，測量肌肉的電信號，結果發現治療組的信號強度比未治療組高出 30% 以上。顯微鏡下的神經切片顯示，治療組的髓鞘厚度也更加接近健康神經。

而且，這套裝置完成任務后會自己消失。該團隊將它泡在模擬體液的溶液里，95 度高溫下加速測試，一個月后薄膜完全溶解。根據降解模型推算，在人體溫度下它能穩定工作一個多月，足夠神經完成初步修復，然后慢慢消失，無需再二次手術拆線取出。

（來源：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123）

毒性測試也很關鍵，他們把材料浸出液和細胞一起培養，三天后細胞活性和對照組沒有差別。植入大鼠體內一個月后，檢查心肝脾肺腎，也沒有發現炎癥或損傷，說明對于身體是安全的。

這套神經接口不僅可以發熱，還可以導電，將來后續能夠實現光電雙重刺激，或者做成傳感器監測神經恢復情況。再加上無線控制和閉環反饋，這套系統有望成為一種智能的、可植入的神經修復平臺乃至推廣成產品。

宋恩名表示：我們做這個研究的初衷，就是希望能實現一種精準到位的治療，只作用于受損的那一小塊區域，不干擾周圍的健康組織。

“下一步的計劃，我們還是想把器件性能往前推，甚至面向醫療器械產品需求?！彼f?，F在的裝置需要外界光照才能發揮作用，其希望將來能做到完全被動式的，不需要外部干預。另外也在考慮做陣列化的設計，這樣可以在神經周圍布置多個功能位點，實現更復雜的調控。

參考資料：

相關論文https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521817123

排版：何晨龍、胡巍巍