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　　微流控技術是一種通過微小的通道和微型裝置對流體進行精確操控和分析的技術。它是現代醫學技術發展過程中的一種重要的生物醫學工程技術，具有廣泛的應用前景和重要性。它在高通量分析、個性化醫療、細胞篩選等方面有著巨大的潛力，Aigtek安泰電子今天就將為大家分享一篇微流控領域研究成果，一起接著往下看吧~

　　在臨床治療的過程中，止痛藥是一類直接減緩患者切身痛苦的有效制劑。然而傳統化學類止痛藥往往存在不同程度的成癮性，甚至會因過量使用而導致患者死亡。來自美國西北大學的JohnA.Rogers團隊，聯合俄勒岡大學JonathanT.Reeder助理教授團隊與大連理工大學解兆謙教授團隊共同基于神經組織生理活性的負溫度依賴性，開發了一種柔性、生物可吸收的微流控裝置，該裝置能夠在活體組織的任意深度進行集中、可控的微創冷卻，從而實現局部的痛感阻斷。相關論文“Soft,bioresorbablecoolersforreversibleconductionblockofperipheralnerves”發表于雜志Science。

　　現有的報道已經證實，神經組織中的代謝、電生理和離子活性都具有反向的溫度依賴性，且當溫度降至15℃以下時，哺乳動物神經復合動作電位傳導的阻斷就會發生。研究者基于這樣的原理，針對性地構建了一種具有實時溫度反饋功能的可植入式微流控裝置。該裝置可按需在一定時期內產生局部痛覺缺失，并在使用后逐漸被人體溶解與吸收。研究者也構想了具體的臨床應用的場景：即術后周圍神經系統的劇痛阻斷（圖1）。同時，該柔性微流控裝置在彈性、硬度和彎曲度等方面與周圍神經組織非常匹配，這使得植入裝置無須進行縫合固定。在PBS緩沖液中持續進行孵育也可發現，該裝置會在50天后完全溶解消失，這也初步證實了其無需手術取回的潛力。

　　圖1用于按需神經阻滯的柔性、生物可吸收蒸發式微流控冷卻器

　　文中的微流控裝置是由多層結構組裝而成：裝置的主體部分均由可降解生物彈性體聚檸檬酸-1,8-辛二醇酯（POC）構成；裝置外部設有經皮的導線，可將液態冷卻劑全氟正戊烷（PFP）和干燥的氮氣輸入到酷似餐叉結構的蒸發腔室中，用以實現局部降溫；在蒸發腔室之上是由POC隔開的電子元件部分，主要用于溫度的傳感與實時調控（圖2）。

　　圖2蒸發式微流控冷卻與溫度傳感系統

　　在完成微流控裝置的設計與組裝后，研究者在體外利用包含熱電偶的水凝膠組織仿生物進行了冷卻效果優化和測試。通過對進入微流控裝置的PFP流量及氮氣壓強的系統性優化可以發現，當PFP摩爾分量為0.13，氮氣壓強為90kPa時，仿真神經組織的溫度可從37℃降至最低的-1.4℃。類似地，研究者還探究了仿生神經組織的降溫速率、復溫效果和恒溫效果等一系列參數與PFP及氮氣輸入量的關系。可以發現，在恒定的氮氣壓強條件下，通過簡單調整PFP流量即可根據實際應用對象得到最佳的實驗效果。

　　圖3微流控裝置神經冷卻功效的體外研究

　　接著，研究者探究了對實際應用影響更大的局部降溫效果：即在不需要隔熱層的情況下，將特定位置冷卻至預期的溫度，這也代表了文中蒸發式微流控冷卻裝置的一個關鍵能力。研究者在可熱變色的組織仿生物上放置了三類（豎直卷曲、平行卷曲和平鋪）處于不同結構下的柔性微流控裝置，用以研究該裝置在徑向、軸向和表面的局部降溫和溫度擴散情況。結果不難發現，即使不使用任何隔熱層，這種蒸發式微流控裝置也能很好地實現其接觸區域的局部降溫，而幾乎不影響遠端的溫度變化（圖4）。

　　圖4微流控裝置的局部降溫效果

　　最后，研究者在大鼠急性損傷動物模型中驗證了柔性微流控裝置的鎮痛效果。基于肌電圖（EMG）測量可以發現，在局部冷卻發生后，大鼠的肌電信號大小和復合神經動作電位（CNAP）均有明顯下降，而其相應的信號延時則顯著提升；而復溫后這些變化的信號基本可以復原。這證實了該微流控裝置的有效性和安全性。隨后，研究者基于大鼠坐骨神經分支選擇性損傷模型（SNI）進行了機械痛覺敏感性試驗。結果表明，當對大鼠的損傷側進行冷卻操作后，其機械力敏感性閾值顯著提高，證實了鎮痛效果的存在。而在損傷對側的機械力敏感性閾值則無明顯變化，這也說明了該裝置僅針對局部降溫發揮作用的特點。

　　圖5動物模型中冷卻誘導的神經阻滯和鎮痛

　　總之，本文基于微加工技術設計并制備了在空間上具有精確冷卻效果的柔性生物可吸收微流控裝置，并將其成功用于可逆的局部周圍神經活動阻滯。利用該裝置，研究者在動物模型層面實現了按需鎮痛的損傷保護。本文中的研究概念、材料選擇和設備設計為可植入式局部鎮痛系統開發奠定了工程學基礎，同時也為相關臨床應用提供了全新的解決方案。

　　ATA-2031高壓放大器

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　　可程控

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