AI思维解码器+人体植入物使瘫痪12年的人重新行走

AI思维解码器+人体植入物使瘫痪12年的人重新行走周三发表在《自然》杂志上的一项中，瑞士的研究人员结合了AI思维解码器和大脑-脊柱植入物，使因摩托车事故瘫痪了12年的Gert-JanOskam重新行走。他在植入一年多后继续保留了这些能力并显示出了神经恢复迹象，即使关闭植入物他也拄着拐杖走路。研究人员首先在Oskam的头骨和脊柱中植入了电极。然后让AI观察他的大脑——当他试图移动不同身体部位时哪些部分会亮——最终将某些电极活动与特定意图相匹配。再用另一种算法连接大脑植入物和脊柱植入物，脊柱植入物向不同身体部位发送电信号从而引发运动。该算法能够解释每个肌肉收缩和放松的方向和速度的细微变化。而且，由于大脑和脊柱之间的信号每300毫秒发送一次，Oskam可以根据哪些有效，哪些无效，迅速调整他的策略。——频道：@TestFlightCN

新型药物输送植入物通过移动目标阻挡疤痕组织

新型药物输送植入物通过移动目标阻挡疤痕组织通常情况下，免疫系统会将电子植入物视为异物，并将其包裹在疤痕组织中以将其隔离。不幸的是，疤痕组织会堵塞电子设备用于输送药物的端口，最终使其失去作用。来自苏格兰戈尔韦大学（UniversityofGalway）和麻省理工学院（MIT）的科学家团队着手改变这种状况，开发出了一种名为"纤维传感动态软贮器"（FSDSR）的原型给药植入物。这种软体设备有一层多孔导电外膜，电信号不断通过这层外膜。当该膜的孔隙开始被疤痕组织细胞堵塞时，信号就会受到阻碍。集成电子元件会检测到电阻抗的增加，并通过对植入物进行充气或放气来做出反应。形状的改变会暂时阻止疤痕组织的形成。当疤痕组织再次形成时，植入物就会再次改变形状。此外，由于植入体上仍会积聚一些疤痕组织（部分堵塞了端口），该装置能够通过自动增加给药频率和/或给药力来进行补偿。这样就能最终保持相同的剂量。高威大学的雷切尔-比蒂（RachelBeatty）博士是这项研究论文的共同第一作者，他表示："这种方法可以为一系列慢性疾病的植入式给药带来革命性的变化"。该论文最近发表在《科学机器人学》（ScienceRobotics）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381073.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381073.htm

新的"生物杂交"神经植入物可恢复瘫痪肢体的功能

新的"生物杂交"神经植入物可恢复瘫痪肢体的功能以前使用神经植入物来恢复肢体功能的尝试大多失败，因为随着时间的推移，电极周围往往会形成疤痕组织，阻碍了设备和神经之间的连接。通过在电极和活体组织之间夹上一层由干细胞重新编程的肌肉细胞，研究人员发现，该设备与宿主的身体融为一体，并防止了疤痕组织的形成。在28天的实验过程中，细胞一直在电极上存活，这是第一次在如此长的时间内进行监测。研究人员说，通过将两种先进的神经再生疗法--细胞疗法和生物电子学--结合到一个装置中，他们可以克服两种方法的缺点，提高功能和灵敏度。虽然在用于人体之前还需要进行广泛的研究和测试，但该设备对于截肢者或那些失去肢体功能的人来说是一个很有前途的发展。该结果于2023年3月22日在《科学进展》杂志上报道。当试图扭转导致肢体丧失或肢体功能丧失的伤害时，一个巨大的挑战是神经元无法再生和重建被破坏的神经回路。共同领导这项研究的剑桥大学临床神经科学系的达米亚诺-巴罗内博士说："例如，如果有人被截去手臂或腿部，即使物理上的肢体已经消失，但神经系统中的所有信号仍然存在。"整合假肢或恢复手臂或腿部功能的挑战是，从神经中提取信息并将其送到肢体上，以便恢复功能。"解决这个问题的一种方法是将神经植入肩部的大肌肉中，并在其上附加电极。这种方法的问题是在电极周围形成疤痕组织，加上只能从电极上提取表面信息。为了获得更好的分辨率，任何用于恢复功能的植入物都需要从电极中提取更多信息。而为了提高灵敏度，研究人员希望设计出能够在单个神经纤维或轴突的规模上工作的东西。巴罗内说："轴突本身有微小的电压。但一旦它与肌肉细胞连接，而肌肉细胞的电压要高得多，来自肌肉细胞的信号就更容易提取。这就是你可以提高植入物的灵敏度的地方。"研究人员设计了一种生物兼容的柔性电子装置，它足够薄，可以连接到神经的末端。然后在电极上放置了一层干细胞，经过重新编程成为肌肉细胞。这是第一次以这种方式将这种被称为诱导多能干细胞的干细胞用于生物体。巴罗内说："这些细胞给了我们很大程度的控制。我们可以告诉它们如何表现，并在整个实验过程中对它们进行检查。通过将细胞置于电子设备和活体之间，身体看不到电极，只看到细胞，所以不会产生疤痕组织。"剑桥大学的生物混合装置被植入大鼠瘫痪的前臂中。干细胞在植入前已转化为肌肉细胞，与大鼠前臂的神经结合。虽然老鼠的前臂没有恢复运动，但该设备能够从大脑中接收到控制运动的信号。如果与其余的神经或假肢相连，该装置可以帮助恢复运动。细胞层也改善了设备的功能，提高了分辨率，并允许在一个活的生物体内进行长期监测。细胞在28天的实验中存活下来：这是第一次证明细胞能在这种长时间的实验中存活下来。研究人员说，与其他试图恢复截肢者功能的方法相比，他们的方法具有多种优势。除了更容易集成和长期稳定之外，该设备足够小，其植入只需要微创手术。其他用于恢复截肢者功能的神经接口技术需要对患者的大脑皮层活动进行复杂的特定解释，以便与肌肉运动相关联，而剑桥大学开发的设备是一个高度可扩展的解决方案，因为它使用"现成的"细胞。研究人员说，除了有可能恢复失去肢体的人的功能外，他们的设备还可以通过与负责运动控制的特定轴突互动来控制假肢。共同第一作者、工程系的AmyRochford说："这种界面可以彻底改变我们与技术互动的方式。通过将活体人体细胞与生物电子材料相结合，我们创造了一个能够以更自然和直观的方式与大脑沟通的系统，为假肢、脑机接口，甚至增强认知能力开辟了新的可能性。""这项技术代表了一种令人兴奋的神经植入的新方法，我们希望这将为有需要的病人开启新的治疗方法，"同样来自工程系的共同第一作者AlejandroCarnicer-Lombarte博士说。"共同领导这项研究的剑桥大学工程系的乔治-马利亚拉斯教授说："这是一项高风险的工作，我很高兴它成功了。这是一种你不知道需要两年还是十年才能成功的事情，而它最终非常有效地发生了。"研究人员现在正在努力进一步优化这些设备并提高其可扩展性。在剑桥大学技术转让部门--剑桥企业的支持下，该团队已就该技术提交了专利申请。opti-ox是一种精确的细胞重编程技术，能够忠实地执行细胞中的遗传程序，使它们能够稳定地大规模生产。实验中使用的支持opti-ox的肌肉iPSC细胞系由剑桥大学Kotter实验室提供。opti-ox重编程技术由合成生物学公司bit.bio拥有。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351023.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351023.htm

由昆虫翅膀启发的涂层可以制造出更好的骨和关节植入物

由昆虫翅膀启发的涂层可以制造出更好的骨和关节植入物受蜻蜓和蝉翼的启发，研究人员开发了一种用于骨科植入物的新涂层。它不仅能杀灭有害细菌，还能监测系统的压力，这意味着它可以警告即将发生的植入物故障。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UI）的研究人员再次向大自然寻求涂层解决方案，他们从蜻蜓和蝉的对抗细菌的翅膀中找到了解决骨科植入物产生的一个顽固问题：感染。据这项研究的负责人、UI的材料科学和工程教授QingCao说，一直以来都没有足够的方法来处理影响多达10%的植入物患者在植入物层面的感染。他说，目前使用重金属离子来对抗细菌的努力也会对附近的组织造成损害，而且涂有抗生素药物的植入物最终会在化学品耗尽时失效。它们也不能有效地对抗抗生素耐药菌，这在医学界是一个日益严重的问题。因此，Cao和他的团队创造了一种用于植入物的薄箔涂层，其一面由纳米柱组成，如昆虫翅膀上的那些。当细菌细胞接触到这些柱子时，它们会被刺穿并失去活力。该研究的合著者、病理生物学教授GeeLau说："使用机械方法来杀死细菌，使我们能够绕过化学方法的很多问题，同时仍然给予我们将涂层应用于植入物表面所需的灵活性。"一举两得研究人员不满足于只解决骨科植入物的一个问题，他们意识到他们的涂层可以解决另一个问题：设备故障。Cao说，这个问题也影响到所有接受植入物的患者中的10%。因此，在薄膜的另一面，研究人员嵌入了灵活的微传感器，能够测量应用了涂层的植入物的机械应力。研究人员说，这不仅可以让医生知道身体在植入物周围的愈合情况，而且可以在人工关节的压力过大时发出警报。在动物试验中，这种涂层表现良好，可以抵御小鼠身上的细菌，并从绵羊的脊柱植入物中发送压力信号。虽然目前的涂层需要一个外部电源，但研究人员说他们现在正在研究一个无线解决方案。该涂层被应用于绵羊的标准脊柱植入物，在那里它成功地测量了机械应力Cao说："这些类型的抗菌涂层有很多潜在的应用，由于我们的涂层使用的是机械机制，它有可能用于化学品或重金属离子--如现在商业抗菌涂层中使用的--会造成损害的地方。"这项研究已经发表在《科学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358833.htm

光激活的生物降解植入物可用于向病人按需提供药物

光激活的生物降解植入物可用于向病人按需提供药物虽然已经有各种在体内配药的植入物，但它们中的大多数要么不能被外部控制，要么最终必须通过手术切除。然而，一种新的植入物利用光来避免这两个问题。另一种类型的植入物可以通过无线电信号或其他方式远程激活，但它含有不可生物降解的电子元件。这意味着，如果病人不希望该设备无限期地留在他们的身体里，在那里它可能会导致未来的问题，它必须在第二次手术过程中被移除。由芝加哥ShirleyRyan能力实验室和西北大学的科学家开发的实验性新设备结合了两种类型植入物的最佳特点。植入物的另一个视图：雪莉-瑞安能力实验室目前的原型由镁、钼和一种聚酸酐聚合物制成--所有这些都是可生物降解的--并由三个充满药物的储存器组成，每个储存器都被纳入一个可生物降解的电池中。该电池的阳极密封储液器，并通过一个光敏晶体管与阴极相连。光电晶体管的电阻在暴露于某种波长的光线下会下降，使电池短路。蓄水池的密封阳极因此而被腐蚀，使药物扩散到周围的组织中。由于每个储存器的光电晶体管对不同波长的光敏感，该植入物能够分别释放药物三次--每次使用不同类型的光。在迄今为止进行的实验室测试中，该植入物被成功用于释放大鼠的止痛药物利多卡因。光源由三个不同颜色的外部LED组成，它们穿过动物的皮肤和植入部位的底层组织。雪莉-瑞安公司能力实验室的科林-弗朗茨博士说："这项技术代表了解决当前药物输送系统不足的一个突破--它可能对从阿片类药物的流行到如何精确地提供癌症治疗都有重要和全面的影响，"他与雪莉-瑞安公司的张亚明博士和西北大学的约翰-罗杰斯博士一起领导这项研究。有关这项研究的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348703.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348703.htm

FDA担忧大脑植入物安全性，Neuralink需提供更多证据

FDA担忧大脑植入物安全性，Neuralink需提供更多证据Neuralink是ElonMusk投资的一家公司，致力于改变世界。该公司成功地在猴子身上测试了大脑植入物，并计划于2023年开始在人体上测试类似的植入物。然而，FDA尚未批准使用与之前测试过的所有猪相同的设备，因为他们认为电池系统无法正常工作，并存在移除或升级脑植入物时可能出现折断等风险。去年11月，Musk声称他们将“在六个月内”获得FDA批准。如果许可被授予，则首批产品可能会在2030年之前上市。投稿：@ZaiHuabot频道：@TestFlightCN