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神经断裂自愈难 液态金属开辟神经修复新方向
2014年06月11日   浙江在线台州频道

  一根棍子从中被折断了怎么办,拿胶带绑一下凑合着用,或者拿强力胶粘起来,更或者直接换根新的。不过,要是断的是咱们身体上的胳膊、腿或神经,就没那么简单了。尤其是神经,断了很难接好。

  近日,由刘静研究员带领的中科院物理化所与清华大学联合研究小组,首次提出了一种基于全新原理的液态金属神经连接与修复技术。或许在未来,神经断裂也不是什么很可怕的事情,断裂的神经能得到更快地恢复,不至于影响我们机体的功能。相关论文发表在物理学预印本网站。

  神经自然再生太缓慢

  液态金属神经连接与修复技术,简单来说,就是利用液态金属,帮助产生损伤或断裂的神经细胞重新生长。

  我们跑步、跳跃、呼吸,都离不开神经,错综复杂的神经网络,遍布我们的全身。神经损伤与断裂,在医学上是一件较为普遍的事情。据有关统计,有多达100种以上的因素,均可造成神经破损。神经一旦发生断裂,相关神经所支配的功能,便会立马出现问题。唯一的希望只能是将这些分隔的末梢尽快连通。这是因为,“神经信号一旦持续中断,患者对应的肌肉功能即会随之减退、萎缩,直至造成永久性的功能缺失乃至截瘫。”浙江省中医院骨伤科主任童培建解释。

  尽管现在的科技和医疗水平,可通过某种手术,比如直接缝合或物理方式,在一定程度上治疗神经损伤,将断裂的神经重新连接,但这项技术并不十分完美。当前,治疗周围神经损伤的“金标准”,在于自体神经移植,但该方法却受到供区神经来源不足、供区神经功能丧失,以及供区神经结构、尺寸不匹配和需要二次手术等限制。因此,寻找合适的神经移植替代物,一直是神经修复领域中的重大挑战。近年来,显微外科和纳米材料学的发展,为断裂神经修复带来了新希望,但仍受到诸如导通能力不足,神经功能恢复不畅等制约。

  另外,在生理学上,神经再生是一个极为缓慢的过程,有时甚至需要长达数年,才能恢复切断神经末梢的互连。在这期间,没有神经信号控制的肌肉会慢慢萎缩,若是这样,即使等到神经末端连好了,肌肉也可能早已瘫痪了。

  因此,如果能在神经细胞缓慢的恢复过程中,让与该神经相连的肌肉,持续收到神经的信号刺激,不至于萎缩,则将大大加速神经的修复过程,并促成其保持原有功能。这也成了目前神经外科专家们面临的一大难题。

  用液态金属连接神经

  刘静研究小组基于10余年来,在液态金属材料学与生物医学工程学领域的长期积累和实践,首次提出的液态金属神经连接和修复技术,就为解决在神经恢复期,肌肉神经信号持续高效地传达至目标提供了可能。

  液态金属,简单来说一般是指液体形态的金属,估计不少人会想到汞。但作为新兴研究的新材料技术,液态金属是指一种不定型金属,锆、钛、镍、铜和其他金属构成的液态金属合金,可以达到这个效果。目前,研究和工业应用中用得更多的液态金属,是多种特殊金属材料的合金。据这项研究的论文介绍,这类材料在多方面都有着独特的优势,比如良好的流动性,极好的柔软性,较高的导电率。

  在实验中,研究小组首次证实了以液态金属作为高传导性神经信号通路的可行性。研究人员将镓铟锡液态金属合金(其中镓占了67%,铟占了20.5%,锡则为12.5%),放置在断裂的牛蛙腓肠肌坐骨神经中,再借助微弱电刺激试验。

  结果显示,液态金属能够充当完美的临时“桥”——利用液态金属连接的神经模型,能很好地让大脑发出的电信号,传递到肌肉并返回大脑,与剪断前的正常神经组织,在信号传导方面,具有高度的一致性和保真度,还显著优于传统的林格氏液(也称复方氯化钠,在生理盐水中加入氯化钾及氯化钙,则为林格氏液)。简单来说,这个技术能够让被剪断的神经功能,与未受伤的神经几乎一样。

  与此同时,由于液态金属在X射线下具有很强的显影性,因而在完成神经修复后,很容易通过注射器取出体外,从而避免了复杂的二次手术。业内专家认为,该研究为神经连接与修复开辟了全新方向。

  这项令人兴奋的技术如果进一步研究下去,发展到可以应用在人体外科神经修复手术,就能够在治疗过程中,帮助神经和肌肉保持接近未受伤的状态。对于全球每年数百万的末梢神经损伤病人来说,简直是巨大的福音。

  当然,研究小组的科学家们还只是完成了实验室中的小动物实验,要用在人体上,还有不少问题有待深入研究,比如液态金属长期停留在人体内是否安全,对人体肌肉功能的保持作用有多大,会不会干扰人体神经细胞的再生等。

  ●纵深

  浙江省中医院骨伤科主任童培建

  问:我们的神经在什么样的情况下,会发生损伤或断裂呢?

  童培建:一类是外伤,比如刀割、卷入机器、棍棒打伤等直接暴力造成,这种情况比较多;一类是病毒、细菌感染或侵犯神经,这种情况也不少;还有一类就是肿瘤、周围组织增生,压迫到了神经;以及骨折,骨头断了的那一端,也可能会对神经造成损伤,比如割断了神经。

  问:如果我们的神经发生了损伤或断裂,会出现怎样的后果?

  童培建:我们先得了解一下神经的一些基础知识。神经可以分为运动神经、感觉神经、植物神经等几类。运动神经是支配躯体肌肉中的传出神经纤维,其功能是产生和控制身体的运动和紧张。如果这类神经出了问题,相应的肌肉立马就不能动了。感觉神经又称传入神经,人体比较重要的感觉神经有嗅神经、视神经、位听神经等,这类神经如果发生损伤的话,相对应的感觉就会障碍,比如看不到、闻不到等。植物神经是内脏神经纤维中的传出神经,也称自律神经,掌握着性命攸关的生理功能:如心脏搏动、呼吸、消化、血压、新陈代谢等,如果这类神经出了问题,显而易见地,呼吸、心跳、出汗等功能也会出现问题,不过可能不是立即的。另外,除了神经所支配的功能会出现障碍之外,神经损伤或断裂还可能会引起疼痛,皮肤可能会变色,肌肉也可能因为失去营养而发生萎缩,肌肉块头越大,反应也会越大。

  问:目前来说,临床上能把断了的神经接起来吗?

  童培建:神经再接这类手术是有的,难度并不是非常大,但是术后的效果就不好说了。像上文那样“搭桥”,也是有的,取其他部位的神经,用其他的材料进行。不过这种手术得尽快做,虽然说不是神经一断裂,肌肉就会发生萎缩,但这过程也不会耗费太多时间。而且,如果不进行手术等外界的介入处理,断裂的神经是不会自动愈合成原来的样子的,断裂的两段还可能会形成神经瘤。

原标题: 神经断裂自愈难 液态金属开辟神经修复新方向

稿源: 青年时报 作者:  编辑: 赵静
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