液态金属可连接受损神经

来源: 科学世界

发布日期: 2014-05-27 17:25:55

科学家利用液态金属技术暂时连接受损神经,以保持肌肉功能,避免因神经再生缓慢导致的肌肉萎缩。该技术在电传导特性上优于传统体液环境,已在牛蛙实验中显示出接近原有神经连接的效果。

人们因受损而断裂的神经细胞再生速度缓慢,就算有办法连起来,花的时间也多到让无法动弹的肌肉组织慢慢萎缩了,这是我们常看到半身瘫痪的病友两腿都很细的原因。科学家发展出一种利用液态金属做为暂时连接的方法,让神经细胞在还没完全再生前,肌肉仍能接收到电传导讯号,让肌肉一直保持原有的功能。

几十年来关于受损神经如何再生并重新连接,一直没有发展出有效的办法,同时科学家也将面临另一个问题:当神经因受伤而被切断时,原本的肌肉组织依然存在,但是因为缺乏神经细胞给予的刺激,久而久之肌肉便会因为不使用而渐渐萎缩。神经外科面对最大的问题,便是在受伤的神经细胞缓慢地回复过程中,如何让断线的肌肉持续收到讯号而不会萎缩?

其中一个想法就是在受伤的神经细胞末端与肌肉组织建立一个暂时性的连接,让脑部传来的电传导讯号还是能够到达肌肉组织。北京清华大学医学院生物工程系教授刘静,发展出利用液态金属连接神经细胞的技术,同时发现在电子讯号传导过程中,在保持活体生物体内电特性的功效上,液态金属要比模拟体液的环境要好。研究团队先测试牛蛙的坐骨神经与小腿肌肉之间的连接,每当团队透过坐骨神经传送一个脉冲讯号,小腿肌肉都有接收到并反应。

接着,团队切断神经连接,并在切断处用两种物质连接起来,一种是液态金属,另一种是静脉注射常用的林格氏液──一种更营养的生理食盐水。结果发现,透过林格氏液的电传导有明显弱化的倾向,但透过液态金属传导,效果很接近原本完好的神经连接。刘静团队用的液态金属是镓铟锡化物,这种合金在人的体温等级是液态的,而且对人体无害。镓铟锡化物一直被用来做很多领域的研究目标,例如注入人体后,可以表现出造影的功能。

因此,用镓铟锡化物做神经与肌肉的连接,当工作完成后,也可以透过造影功能找到他们,然后完全移除。这项实验给了人们一个美好的想像:造一根管子,里面充满了液态金属与促进神经细胞成长的物质,然后就可以把断掉的连接重新接起来。不过这个想像还需要更多实验与时间才可能达到,例如,用这种方式能够保存多少肌肉原有的功能?液态金属会不会反过来干扰神经细胞再生?液态金属真的对人体无害?

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