身體某些部位疼痛時(shí)，我們能想到的是對癥下藥，緩解疼痛感，又或者直接用止疼片。近日，加州大學(xué)洛杉磯分校的生物工程師們想出了新招：用磁力控制疼痛！他們證實(shí)，含有微小磁性顆粒的凝膠狀材料可用于治療疾病或損傷引起的慢性疼痛。
6月10日，該研究以“A 3D Magnetic Hyaluronic Acid Hydrogel for Magnetomechanical Neuromodulation of Primary Dorsal Root Ganglion Neurons”為題發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。
文章作者、加州大學(xué)洛杉磯分校生物工程學(xué)教授Dino Di Carlo說(shuō)：“許多主流的現代醫學(xué)都試圖通過(guò)藥物在體內進(jìn)行化學(xué)或分子變化以治療疾病。然而，最近有團隊在力學(xué)控制方面有了突破，開(kāi)辟了一種新的治療理念—利用外力啟動(dòng)細胞內部有益的變化。”同時(shí)，Dino Di Carlo也表示此研究還有很長(cháng)的路要走，但這一早期的工作表明通往所謂“機械學(xué)”的道路很有前景。
磁力如何緩解疼痛？
研究人員在凝膠內部使用小磁性顆粒來(lái)控制對機械刺激有反應的細胞蛋白，并控制某些離子的流動(dòng)。這些蛋白質(zhì)位于細胞膜上，在觸覺(jué)和疼痛的感覺(jué)中發(fā)揮作用。
“研究結果顯示，通過(guò)利用'神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )穩態(tài)'（即將生物系統恢復到穩定狀態(tài)），有可能實(shí)現通過(guò)神經(jīng)系統來(lái)減輕疼痛的信號。最終，這可能會(huì )引導一種緩解疼痛的新治療方法。”該研究的主要作者Andy Kah Ping Tay說(shuō)。
為了制造磁化凝膠，研究人員選擇一種天然存在于脊髓和大腦中的凝膠狀物質(zhì)透明質(zhì)酸，，它有助于為身體這些部位的細胞提供結構支持。該材料也可以人工生產(chǎn)，作為填料和防潮層應用于化妝品和美容產(chǎn)品中。
研究人員將微小的磁性顆粒放入生物相溶性凝膠中。之后，他們在凝膠中培養出一種原代神經(jīng)細胞—背根神經(jīng)節神經(jīng)元。
在實(shí)驗室測試中，他們通過(guò)施加磁場(chǎng)在粒子上產(chǎn)生“拉力”，最終傳遞到嵌入的細胞。
研究人員發(fā)現，磁感應產(chǎn)生的機械力使神經(jīng)元中鈣離子增加。這種離子的流入表明了神經(jīng)元對力的反應。隨著(zhù)時(shí)間推移穩定地加力，通過(guò)減少疼痛信號使神經(jīng)元適應持續性的刺激。
研究團隊建議可以使用不同的生物材料制作磁性凝膠，用于治療心臟和肌肉方面的疾病。同時(shí)，這些類(lèi)型的生物材料也可用于科學(xué)研究，模擬腦震蕩或者其他由于受到重大外力導致創(chuàng )傷的情況。
參考資料：
Mechanoceuticals: Bioengineers use magnetic force to manage pain
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