磁性纳米颗粒刺激局部大脑组织的最新进展容易

图像显示，存在磁性纳米颗粒的情况下，交变磁场引起的磁热激发使得钙离子进入神经元。图像由研究人员提供

是消费者即使是在没有使用该产品或服务的条件下 麻省理工学院(MIT)研究人员已经开发了一种注入磁性纳米颗粒以及外磁场的技术，用以刺激脑部组织。

这种新方法可以直接刺激神经元，无需使用外部连接或植入物，堪称是完美的神经系统疾病治疗方式。

先前利用电脉冲大脑刺激的尝试已经可以减少或消除帕金森病相关的震颤。然而，由于需要极具侵害性地植入与外部电源连接的导线，这种方法极少被使用。

“将来，我们的技术有望提供一种无需植入的方式用以大脑刺激和映射。”

MIT材料科学与工程助理教授Polina Anikeeva如是说。

研究团队将直径22 nm的磁性铁氧化物颗粒植入到大脑中。当感应到大脑外部交变磁场时，这些植入的颗粒会快速升温。磁场可以渗透到生物组织中。

局部温度升高导致由热敏性辣椒素受体触发的神经元活化。对辛辣食物引起的“热”和人体内实际的热起到传感作用的蛋白质是相同的。研究团队利用病毒基因传递来引发特定脑神经元的热灵敏。

除了受热的情况以外，磁性颗粒与生物组织几乎没有任何接触。因此，无需进一步侵入性技术的长期治疗是有可能实现的。

“纳米颗粒融入组织中并保持完好无损。接着，外部施加交变磁场刺激该区域。我们的目标是寻求一种无线且非侵入的方式刺激神经系统。”

MIT材料科学与工程助理教授Polina Anikeeva如是说。

这项新研究已经证实了这是一项非常可行实际的方法。然而，将这个概念转化为临床治疗或脑部研究技术仍然有大量的工作需要完成。

癌症的研究主要集中在颗粒的注入和磁场的应用，这种方法通过对它们加热以杀死癌细胞。

“该新技术部分来源于研究。通过校准热剂量，我们可以刺激，但不杀死神经元。磁性纳米颗粒作为MRI(磁共振成像)扫描造影剂已经被应用数十年了，所以对人体而言，磁性颗粒是相对安全的。”

MIT材料科学与工程助理教授Polina Anikeeva如是说。

研究团队设计了可精确控制磁性颗粒形貌和尺寸的方法，增加磁性颗粒与交变磁场的作用。装置也被用以提供磁场。目前，旨在提供强加热的癌症治疗设备过于庞大，且能效低，不适合于该项研究。

标志着该技术实际应用于人类的下一步是——“通过神经元记录和行为实验更好地理解我们这种方法的工作原理，并评估对作用区域组织是否存在其他任何的副作用。”Anikeeva如是说。

该项研究已经发表于《自然》(Science)期刊上。

新材料编译整理—— 翻译： 菠菜