液態金屬機器人:從神經修復開始

2020-12-07 王雲輝

文 / 陳榮,微信號:chenrong671170,授權王雲輝發布於百度百家

還記得《終結者2》裡面的T1000嗎?沒錯,就是那個身體呈液態,被打穿之後能迅速自我修復的液態金屬機器人。

今天要介紹的高科技與它有關,當然,以目前的技術水平,還做不到它那種變態的修復能力,不過好消息是,我們正在接近中。

最近,由劉靜研究員帶領的中科院物理化所與清華大學聯合研究小組,提出了一種全新原理的液態金屬神經連接和修復技術。

名字有點長,不過意思很好理解,就是利用液態金屬幫助斷裂的神經細胞重新生長。要真正理解這項技術,我們有必要先了解下兩樣東西——液態金屬和神經修復。

(圖1、液態金屬)

液態金屬簡單來說就是形態像液體的金屬,很多人可能會想到汞。實際上,目前研究和工業應用中用得更多的液態金屬,是多種特殊金屬材料的合金。

這種合金常溫下和普通的金銀銅鐵沒太大區別,但它的獨特非結晶分子結構使它在一定條件下具有高強度、塑性、熱傳導和耐磨性等特性。

如果你用過iPhone4S,那麼你肯定見過液態金屬,iPhone4S的SIM卡槽捅針,就是用液態金屬製成的。

(圖2、iPhone4S的SIM卡槽捅針用的就是液態金屬)

神經修復又是怎麼回事呢?

我們知道,人體全身遍布神經網絡,出個什麼意外,神經很容易損傷甚至斷裂。現在的科技和醫療水平已經可以將斷裂的神經重新連接,但這項技術並不完美。

神經接上後,自身的修復十分緩慢,有時候甚至長達10年以上。在這期間,沒有神經信號控制的肌肉會慢慢萎縮,即使等到神經末端連好了,肌肉也可能早已癱瘓了。

因此,如何在神經細胞緩慢的恢復過程中,讓斷線的肌肉持續收到神經的信號刺激,不至於萎縮,就成了目前神經外科專家們面臨的最大難題。

(圖3、顯微鏡下的神經纖維)

劉靜研究小組提出的液態金屬神經連接和修復技術,就為解決這個問題提供了可能。他們將鎵銦錫液態金屬合金放置在斷裂的牛蛙腓腸肌坐骨神經中,結果顯示液態金屬充當了完美的臨時「橋」,讓大腦發出的電信號能傳遞到肌肉並返回大腦,效果與未受傷的神經幾乎一樣。

而且由於液態金屬在X射線下具有很強的顯影性,在完成神經修復之後很容易通過注射器取出體外,從而避免了複雜的二次手術。

(圖4、X光下用於連接神經的液態金屬)

這項令人興奮的技術如果進一步研究下去,發展到可以應用在人體外科神經修復手術,就能夠在治療過程中幫助神經和肌肉保持接近未受傷的狀態。

當然,研究小組的科學家們還只是完成了實驗室中的小動物實驗,用在人體上又是另外一回事,比如液態金屬長期停留在人體是否安全,對人體肌肉功能的保持作用有多大,會不會干擾人體神經細胞的再生等,都還有待深入的研究。

不過,這項研究至少為解決神經修復的難題開闢了新方向,如果後續研究和應用順利,對於全球每年數百萬的末梢神經損傷病人來說,簡直是巨大的福音。

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