这种超小型化系统可以直接向大脑提供药物

该装置可用于提供微小的一种或多种药物。图像：M. Scott Brauer.

麻省理工学院研究人员设计了一种小型化系统，可以为大约1立方毫米的脑区提供微小的药物。研究人员说，这种类型的靶向剂量可以使影响影响非常特异性脑电路的疾病，而不会干扰大脑其余的常规功能。

使用该装置，该装置由针在针内含有的多个管组成，研究人员可以在大脑内部送到一个或多个深处的药物，并对给出多少药物并在哪里进行非常精确的控制。在对大鼠的一项研究中，他们发现它们可以提供影响动物电机功能的靶向剂量的药物。

“与我们可以静脉内或口服可以做的内容，我们可以将非常少量的多种药物注入，并且通过吸毒的药物输液操纵行为变化，”LG Electronics Career Development助理教授媒体艺术与科学和领导作者本文出现在1月24日神秘翻译医学问题中。

“我们认为这种微型的微制造装置可能对理解脑疾病产生巨大影响，并提供在大脑中提供生物药物和在大脑中进行生物传感的新方法，”大卫·赫科研究所教授和其中一个纸张的高级作者。

Michael Cima，MidiD H. Koch材料科学与工程系工程教授，也是麻省理工学院综合癌症研究所的成员，也是本文的高级作者。

有针对性的行动

用于治疗脑疾病的药物通常与称为神经递质的脑化学物质或与神经递质相互作用的细胞受体相互作用。实例包括L-DOPA，一种用于治疗帕金森病的多巴胺前体，以及Prozac，用于促进抑郁症患者的血清酮水平。然而，这些药物可以具有副作用，因为它们在整个大脑中起作用。

“中枢神经系统药物的问题之一是他们不具体，如果你在口服他们到处都是。我们唯一可以限制曝光的方法是只交付给大脑的立方毫米，为了做到这一点，你必须拥有极小的插管，“Cima说。

麻省理工学院团队旨在开发一种小型化的套管（用于提供医学的细管），可以针对非常小的区域。使用微制造技术，研究人员构造了直径约为30微米的管，长达10厘米。这些管包含在不锈钢针内，其直径为约150微米。“该设备非常稳定且强大，您可以将其放置在您感兴趣的地方，”Dagdeviren说。

研究人员将插管连接到可在皮肤下植入的小泵。使用这些泵，研究人员表明，它们可以将微小的剂量（数百个纳米）送入大鼠大脑中。在一个实验中，它们将一种称为Muscimol的药物递送给称为Inderia NIGRA的大脑区域，该区域位于大脑内深处，并有助于控制运动。

以前的研究表明，Muscimol诱导与帕金森病中所见的症状相似。研究人员能够使用其小型化输送针产生这些效果，包括刺激大鼠刺激大鼠沿顺时针方向延续转动。他们还表明，它们可以通过通过不同的通道提供剂量的盐水来阻止帕金森行为，以便将药物洗脱。

“由于设备可以是可定制的，在未来，我们可以为不同的化学品或光线有不同的通道，以靶向肿瘤或神经系统疾病，如帕金森病或阿尔茨海默氏症，”Dagdeviren说。

该装置还可以使其更容易为行为神经系统疾病提供潜在的新治疗，例如成瘾或强迫症，这可能是由大脑的不同部分彼此交流的特定中断引起的。

“即使科学家和临床医生可以确定治疗分子治疗神经疾病，仍然存在如何将治疗递送到右细胞的突起问题 - 这些疾病中最受影响的人。因为大脑是如此结构复杂的，迫切需要新的准确方法，迫切需要局部提供药物或相关的治疗剂，“麻省理工学院学院教授和麻省理工学院麦戈尔恩大脑研究所的成员，人们也是一个作者纸。

测量药物反应

研究人员还表明，它们可以将电极纳入套管的尖端，该套管可用于监测药物治疗后神经元的电气活性如何变化。他们现在正在努力调整装置，因此它也可用于测量药物治疗后脑中发生的化学或机械变化。

研究人员说，套管可以在几乎任何长度或厚度上以几乎任何长度或厚度制造，使其适用于不同尺寸的大脑，包括人类大脑。

“该研究提供了概念证据，在大型动物模型中，可以在大脑中安全地植入大型小型化的装置，并提供小型化控制单一神经元或小型神经元的电活动和功能。在大脑的局灶性疾病（如帕金森病）的局灶性疾病中可能是显着的，“Brigham和Wigham和女性医院神经外科部主席的Antonio Chiocca和董事长，他们没有参与研究。

该研究由国家卫生研究院和国家生物医学成像研究所和生物工程资助。

出版物：CANAN DAGDEVIREN等，“慢性，当地脑内药物交付的小型神经系统，”2018年1月24日科学翻译医学：卷。 10，问题425，eaan2742; DOI：10.1126 / scitranslmed.aan2742.