NatureBiomedEng组合3

今年，来自德国的IvanR.Minev和俄罗斯的PavelMusienko等在NatureBiomedicalEngineering杂志上发表了题为“Rapidprototypingofsoftbioelectronicimplantsforuseasneuromuscularinterfaces”的文章

摘要：需要神经肌肉接口来翻译生物电子技术以用于临床医学。在这里，通过利用机器人控制的低粘度导电墨水的喷墨打印，绝缘硅树脂糊料的挤出打印以及通过冷空气等离子体原位活化电极表面的方法，研究者证明了可以快速将柔软的生物相容性材料印刷在要求定制化电极阵列的原型可以很好地适应特定的解剖环境，功能和实验模型。研究者还显示，通过监视和激活猫，大鼠和斑马鱼的大脑，脊髓和神经肌肉系统中的神经元通路，打印的生物电子界面可实现长期整合和功能稳定性。该技术可能会为神经修复应用启用个性化生物电子学。

研究者提出了一种混合打印技术，用于生产用于监视和启用神经系统功能状态的界面。由于适合的几何形状和机械柔软性，NeuroPrint接口可以应用于各种神经结构，模型种类和任务。使用多种电极配置，刺激并记录了大脑，脊髓和周围神经以及横纹肌和平滑肌的生物电势。

电极设计是根据针对的各种模型和神经肌肉子系统中进行的解剖学测量得出的。现有技术的电极阵列无法提供这种适应水平。例如，采用SCS的临床前神经修复系统是截瘫的有前途的治疗方法。然而，他们依靠开发的可植入硬膜外电极来治疗神经性疼痛。因为电极位置是刚性的，所以这限制了以感觉运动池为目标的特异性。在未来的临床情况中，最佳干预可能取决于根据损伤的特质（例如，脊柱水平，严重程度等）调整刺激方式，以及能够进行精细的人体测量调整。因此，个性化植入物可能与更好的临床结果相关。

作为中等规模的制造技术，NeuroPrint非常适合于电路级接口。该技术可以找到用于生物传感器和致动器的集成网络的快速原型制作的应用。整体式基础设施与机械弹性相结合，确保了在长期植入情况下对机械变形的抵抗力以及与神经结构的有效电荷交换。导电有机硅复合材料是用于体内生物电子学的新兴材料，需要进一步研究。研究者和其他人进行的组织组织学和功能研究表明，这种材料对于长期植入是结构稳定的。植入物的机电特性使其能够在长期体内实验中进行生物整合，表明它们在翻译和临床神经科学等不同领域的潜在应用，包括神经修复，电疗法和脑机接口。

为了测试慢性生物相容性，研究者为植入物选择了一个硬膜下位置，电极与目标神经元电路紧密接触（图5a）。这样的位置的重要优点是改善了空间特异性和进入鞘内空间。在未来的设计中，这些优势可用于提供量身定制的药理神经调节，神经再生和抗炎治疗。本研究证实，即使在精细的解剖位置，NeuroPrint技术也可以与神经肌肉系统建立通信。证明了低水平的神经炎症，缺乏一般的神经毒性作用和相邻神经元电路的功能保存。尽管需要进行其他研究来开发特定的设备，用于临床的系统以及对其生物相容性进行测试，但是研究者已经证明了按需和灵活的制造技术在生产高度个性化的生物电子医学设备方面的潜力。

参考文献

Afanasenkau,D.,Kalinina,D.,Lyakhovetskii,V.etal.Rapidprototypingofsoftbioelectronicimplantsforuseasneuromuscularinterfaces.NatBiomedEng4,–().

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