高压放大器行业应用分享：柔性微流控技术在神经阻滞与镇痛中的应用
微流控技术是一种通过微小的通道和微型装置对流体进行精确操控和分析的技术。它是现代医学技术发展过程中的一种重要的生物医学工程技术，具有广泛的应用前景和重要性。它在高通量分析、个性化医疗、细胞筛选等方面有着巨大的潜力，威尼斯威尼斯电子今天就将为大家分享一篇微流控领域研究成果，一起接着往下看吧~
在临床治疗的过程中，止痛药是一类直接减缓患者切身痛苦的有效制剂。然而传统化学类止痛药往往存在不同程度的成瘾性，甚至会因过量使用而导致患者死亡。来自美国西北大学的JohnA.Rogers团队，联合俄勒冈大学JonathanT.Reeder助理教授团队与大连理工大学解兆谦教授团队共同基于神经组织生理活性的负温度依赖性，开发了一种柔性、生物可吸收的微流控装置，该装置能够在活体组织的任意深度进行集中、可控的微创冷却，从而实现局部的痛感阻断。相关论文“Soft,bioresorbablecoolersforreversibleconductionblockofperipheralnerves”发表于杂志Science。
现有的报道已经证实，神经组织中的代谢、电生理和离子活性都具有反向的温度依赖性，且当温度降至15℃以下时，哺乳动物神经复合动作电位传导的阻断就会发生。研究者基于这样的原理，针对性地构建了一种具有实时温度反馈功能的可植入式微流控装置。该装置可按需在一定时期内产生局部痛觉缺失，并在使用后逐渐被人体溶解与吸收。研究者也构想了具体的临床应用的场景：即术后周围神经系统的剧痛阻断（图1）。同时，该柔性微流控装置在弹性、硬度和弯曲度等方面与周围神经组织非常匹配，这使得植入装置无须进行缝合固定。在PBS缓冲液中持续进行孵育也可发现，该装置会在50天后完全溶解消失，这也初步证实了其无需手术取回的潜力。
图1用于按需神经阻滞的柔性、生物可吸收蒸发式微流控冷却器
文中的微流控装置是由多层结构组装而成：装置的主体部分均由可降解生物弹性体聚柠檬酸-1,8-辛二醇酯（POC）构成；装置外部设有经皮的导线，可将液态冷却剂全氟正戊烷（PFP）和干燥的氮气输入到酷似餐叉结构的蒸发腔室中，用以实现局部降温；在蒸发腔室之上是由POC隔开的电子元件部分，主要用于温度的传感与实时调控（图2）。
图2蒸发式微流控冷却与温度传感系统
在完成微流控装置的设计与组装后，研究者在体外利用包含热电偶的水凝胶组织仿生物进行了冷却效果优化和测试。通过对进入微流控装置的PFP流量及氮气压强的系统性优化可以发现，当PFP摩尔分量为0.13，氮气压强为90kPa时，仿真神经组织的温度可从37℃降至最低的-1.4℃。类似地，研究者还探究了仿生神经组织的降温速率、复温效果和恒温效果等一系列参数与PFP及氮气输入量的关系。可以发现，在恒定的氮气压强条件下，通过简单调整PFP流量即可根据实际应用对象得到最佳的实验效果。
图3微流控装置神经冷却功效的体外研究
接着，研究者探究了对实际应用影响更大的局部降温效果：即在不需要隔热层的情况下，将特定位置冷却至预期的温度，这也代表了文中蒸发式微流控冷却装置的一个关键能力。研究者在可热变色的组织仿生物上放置了三类（竖直卷曲、平行卷曲和平铺）处于不同结构下的柔性微流控装置，用以研究该装置在径向、轴向和表面的局部降温和温度扩散情况。结果不难发现，即使不使用任何隔热层，这种蒸发式微流控装置也能很好地实现其接触区域的局部降温，而几乎不影响远端的温度变化（图4）。
图4微流控装置的局部降温效果
最后，研究者在大鼠急性损伤动物模型中验证了柔性微流控装置的镇痛效果。基于肌电图（EMG）测量可以发现，在局部冷却发生后，大鼠的肌电信号大小和复合神经动作电位（CNAP）均有明显下降，而其相应的信号延时则显著提升；而复温后这些变化的信号基本可以复原。这证实了该微流控装置的有效性和安全性。随后，研究者基于大鼠坐骨神经分支选择性损伤模型（SNI）进行了机械痛觉敏感性试验。结果表明，当对大鼠的损伤侧进行冷却操作后，其机械力敏感性阈值显著提高，证实了镇痛效果的存在。而在损伤对侧的机械力敏感性阈值则无明显变化，这也说明了该装置仅针对局部降温发挥作用的特点。
图5动物模型中冷却诱导的神经阻滞和镇痛
总之，本文基于微加工技术设计并制备了在空间上具有精确冷却效果的柔性生物可吸收微流控装置，并将其成功用于可逆的局部周围神经活动阻滞。利用该装置，研究者在动物模型层面实现了按需镇痛的损伤保护。本文中的研究概念、材料选择和设备设计为可植入式局部镇痛系统开发奠定了工程学基�。币参喙亓俅灿τ锰峁┝巳碌慕饩龇桨�。
带宽：（-3dB）DC~500kHz
电压：300Vp-p（±150Vp）
电流：120mAp
功率：18Wp
压摆率：≥334V/μs
可程控
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