采用柔性可拉伸的水凝胶光纤建立在体柔性光遗传技术

2018-06-14 18:24:42     来源: 贤集网

国际学术期刊Advanced Optical Materials近日在线发表了中国科学院深圳先进技术研究院-MIT麦戈文联合脑认知与脑疾病研究所研究团队的最新成果Ultra-soft and Highly Stretchable Hydrogel Optical Fibers for In Vivo Optogenetic Modulations(DOI:10.1002/adom.201800427)。该研究首次采用柔性可拉伸的水凝胶光纤,在动物活体水平实现了对目标神经元的选择性调控。这一“在体柔性光遗传技术”的建立,有望为神经精神疾病的治疗提供新的工具。

光遗传刺激显著增加了小鼠的转圈行为

由于光遗传技术同时兼具毫秒级的时间分辨率和细胞选择性,已经被广泛地应用于神经环路的精准解析和调控,并且在神经精神疾病的治疗研究中展现出了巨大的应用潜力。目前,在实施活体水平光遗传学调控的过程中,研究者主要是通过埋置在体内的石英光纤将特定波长的激光导入,从而实现对目标神经组织的选择性调控。然而,由于传统的石英光纤具有较高的杨氏模量(1-10GPa),与神经组织(1-10kPa)极不匹配,长期植入后可能会引发光纤周围神经组织的反复损伤,降低调控的效果。更为重要的是,传统光纤与神经组织之间巨大的力学性能差异,严重限制了光遗传技术在大形变神经组织(例如脊髓、视神经、迷走神经、坐骨神经等)中的应用。

水凝胶光纤的在体应用

为了解决上述问题,研究团队合成了具有高导光性的海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶材料,并且在此基础上制备出了直径为100-600微米的水凝胶光纤。制备的水凝胶光纤具有优异的光学和力学性能,在空气中测得的光传导损失率仅为0.25dB/cm,杨氏模量与神经组织接近(约60kPa),并且能反复拉伸至初始长度的400%以上。借助这种水凝胶光纤,可以稳定地诱发出神经元的特异性相应,并实现对动物行为的控制。此外,与传统的石英光纤相比,这种水凝胶光纤具有更佳的组织相容性。并且在经过长期的体内埋植后,水凝胶光纤仍能基本保持原有的光学和力学性能。得益于上述特性,团队研发的水凝胶光纤将为光遗传技术在脊髓和周边神经的应用乃至未来的临床化发展提供重要的技术支持。


王璐璐和钟成为论文的共同第一作者,研究员王立平和副研究员鲁艺为共同通讯作者。这项工作是上述团队继光电极及神经界面技术后(Biomaterials,2012;Journal of Neuroscience Methods,2014;Nature Communications,2016;Electrochemistry Communications,2017),在光遗传学技术领域取得的又一重要进展。该研究受国家自然科学基金委、中科院、广东省科技厅、深圳市科技创新委、深圳市发展改革委等部门项目的资助。

本文地址:http://www.xianjichina.com/news/details_75309.html  转载须经版权人书面授权并注明来源

我来说几句

* 获取验证码

最新评论

还没有人评论哦,抢沙发吧~

为您推荐

顺丁橡胶批量用于办公设备领域

顺丁橡胶批量用于办公设备领域

06月25日 11:30   顺丁橡胶
中国商飞完成复合材料机翼典型盒段静力和损伤容限试验

中国商飞完成复合材料机翼典型盒段静力和损伤容限试验

06月25日 09:05   中国商飞  飞机  复合材料
地脚螺栓规格有哪些?作用是什么?

地脚螺栓规格有哪些?作用是什么?

06月24日 18:05   地脚螺栓
中国3D打印发展重在材料方面的创新

中国3D打印发展重在材料方面的创新

06月22日 09:59   3D打印技术
智能纤维:一种柔性、自清洁的石墨烯气凝胶智能相变纤维

智能纤维:一种柔性、自清洁的石墨烯气凝胶智能相变纤维

06月21日 18:02   智能纤维  石墨烯  气凝胶
一种简便的低成本制备大线性范围压阻式压力传感器的方法

一种简便的低成本制备大线性范围压阻式压力传感器的方法

06月21日 17:22   石墨烯  压力传感器
一种全新的磁控电子结构效应

一种全新的磁控电子结构效应

06月21日 14:21   磁性材料
淮北濉溪铝基复合材料特色产业基地

淮北濉溪铝基复合材料特色产业基地

06月21日 10:46   复合材料
马钢比亚西公司钢筋焊网产品供不应求

马钢比亚西公司钢筋焊网产品供不应求

06月21日 10:08   钢筋焊网

镀铜焊丝生产工艺发展历程

06月20日 19:31   焊丝  焊接材料

电镀锌制绳钢丝锌层质量的改善

06月20日 19:27   电镀锌
纤维密封材料终于不再依赖进口

纤维密封材料终于不再依赖进口

06月20日 19:19   密封材料
矿物填充料在汽车油漆中的作用

矿物填充料在汽车油漆中的作用

06月20日 19:01   填料
麻省理工学院发现神奇3D打印智能材料

麻省理工学院发现神奇3D打印智能材料

06月20日 17:22   麻省理工  3D打印  智能材料
石墨烯——Geim教授和Novoselov教授用胶带粘出了诺贝尔物理学奖

石墨烯——Geim教授和Novoselov教授用胶带粘出了诺贝尔物理学奖

06月20日 14:30   石墨烯  诺贝尔物理学奖
高端焊接电源技术产业化难,我国水下机器人焊接技术受限

高端焊接电源技术产业化难,我国水下机器人焊接技术受限

06月20日 08:59   水下机器人  焊接工艺