联盟动态 | 东华研究团队获新进展!新型半导体纤维或可修复神经损伤
神经损伤后,利用仿生原理,制造一种新型半导体纤维器件并植入人体,模拟天然神经功能,恢复“阻断”的神经通路,实现信号传导。目前,“人造神经”正走向现实,并有望用于临床。东华大学纤维材料改性国家重点实验室王刚研究员等联合复旦大学附属华山医院手外科临床团队,首次在一维曲面结构表面实现了纳米尺度离子异质结的可控构筑,获得了具有千米级制造潜力的电子-离子杂化半导体纤维器件。基于信号在纤维离子结界面的单向传输
神经损伤后,利用仿生原理,制造一种新型半导体纤维器件并植入人体,模拟天然神经功能,恢复“阻断”的神经通路,实现信号传导。目前,“人造神经”正走向现实,并有望用于临床。 严重的周围神经损伤往往需要精密细致的神经手术治疗。但受限于人类的神经再生速度非常缓慢,手术后的神经康复期往往需要1年甚至数年时间。为延缓肌肉的萎缩,同时缓解神经痛,目前临床上常采用经皮神经电刺激疗法。然而这种辅助治疗方案往往作用范围弥散,精确度不高,且强度不能过高,需要在医生的密切观测下进行,长时间的使用又会导致神经肌肉的适应,降低康复效果。

电子-离子杂化半导体纤维器件及应用示意图

王刚研究员(左)指导学生进行相关实验
王刚表示,研究团队在半导体功能纤维神经接口器件的设计和制备方面均取得了创新性突破。团队采用“一体化反向电荷接枝”的设计思路,在商业聚合物表面分别化学接枝相反电荷的离子基团,并采用连续多层涂覆的方法,在碳纳米管纤维上负载两种带相反电荷的聚电解质,实现该器件从纳米级到千米级的跨尺度连续化制备。“我们的设计思路使得材料的制备更加简便。同时商业聚合物的低成本和材料易得性,也让该器件未来的产业化、规模化更具潜力和前景。”论文第一作者邢毅说。
微型化的一维纤维状神经接口器件在形态上与神经相似,弯曲刚度显著降低,可以以微创方式植入,在疾病诊断、医疗、人体增强等方面具有更好的适用性。为进一步探究电子-离子杂化半导体纤维器件作为神经接口的应用潜力,团队将其与小鼠的坐骨神经进行端侧吻合,检验其传导神经信号的能力。实验结果表明,该器件在植入小鼠体内之后,作为纤维状离子二极管神经接口,可有效传输神经信号,成功诱导后肢关节的精细运动,延缓远端肌肉的萎缩。此外,通过对单纤维器件集成构筑离子晶体管神经接口,能够在毫秒级时间内实现神经信号的单向传输。
