微型软装置使用生物集成led来抑制小便的冲动。一个由神经科学家和工程师组成的团队已经开发出一种微小的可植入设备，这种设备有潜力帮助有膀胱问题的人不需要药物或电子刺激器。
来自西北大学、华盛顿大学圣路易斯分校和伊利诺伊大学香槟分校的研究小组开发了一种软性可植入设备，可以检测膀胱的过度活动，然后利用微小的生物集成led灯发出的光来抑制小便的冲动
这种装置在实验鼠身上可以工作，有一天可能会帮助失禁或经常感到需要小便的人。
今天(1月2日)发表在《自然》杂志上的一篇论文概述了这一新策略。西北大学的John A. Rogers和华盛顿大学的Robert W. Gereau IV领导了这项研究。
膀胱过度活跃，疼痛，灼烧和频繁的小便是常见的和令人苦恼的问题。大约30年来，许多患有严重膀胱问题的患者都接受过刺激疗法，这种疗法会向控制膀胱的神经发送电流。这种植入物可以改善尿失禁和膀胱过度活跃，但也会破坏其他器官的正常神经信号。
“这种神经刺激肯定有好处，”西摩博士和罗斯·t·布朗(Rose T. Brown)是华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)麻醉学教授。“但由于这些较老的设备缺乏特异性，也存在一些脱靶的副作用。”
约翰a罗杰斯
罗杰斯、格罗和他们的同事开发了这种新装置，希望能防止这种副作用。
在一个小手术过程中，研究小组在膀胱周围植入了一个柔软的、有弹性的皮带状装置。当膀胱充盈和排空时，传送带扩张和收缩。研究人员还将视蛋白注入动物的膀胱。视蛋白由一种病毒携带，这种病毒与膀胱中的神经细胞结合，使这些细胞对光信号敏感。这使得研究人员能够利用光遗传学——利用光来控制活组织中的细胞行为——来激活这些细胞。
科学家们利用蓝牙通讯向外部手持设备发送信号，可以实时读取信息，并使用一种简单的算法检测出何时膀胱已满、何时动物已排空膀胱以及何时膀胱排空过于频繁。
格罗说:“当膀胱排空得太频繁时，外部设备就会发出一个信号，激活膀胱带设备上的微型led灯，这些灯就会照射到膀胱中的感觉神经元上。”“这会降低感觉神经元的活动，恢复正常的膀胱功能。”
这个装置将一个自主的、可植入的系统的关键元素结合在一起，可以与身体同步运行，从而改善健康。材料科学家约翰·a·罗杰斯说
研究人员认为，类似的策略也适用于人类。用于人的装置可能比用于大鼠的装置要大，不需要手术就可以植入，通过导尿管将其通过尿道置入膀胱。
罗杰斯说:“我们对这些结果感到兴奋。“这个例子汇集了一个自主的、可植入的系统的关键元素，该系统可以与身体同步运行，以改善健康:一个精确的器官活动生物物理传感器;一种非侵入性的方法来调节这种活动;一种用于无线通信和控制的无电池软模块;以及用于闭环操作的数据分析算法。”
罗杰斯在西北大学麦考密克工程学院(McCormick School of Engineering)和范伯格医学院(Feinberg School of Medicine)任职，领导着生物集成电子中心(Center for Bio-integrated Electronics)，也是辛普森奎瑞研究所(Simpson Querrey Institute)的成员。
闭环操作本质上是指该设备只有在检测到问题时才会提供治疗。当行为正常化后，微发光二极管就会被关闭，治疗就可以停止了。
格罗和罗杰斯希望在更大的动物身上测试类似的装置。研究人员还认为，这种方法也可以应用于身体的其他部位，比如治疗慢性疼痛，或者利用光线刺激胰腺细胞分泌胰岛素。然而，其中一个障碍涉及到病毒，这种病毒用于获得与器官细胞结合的光敏蛋白。
Gereau说:“我们还不知道我们是否能够通过病毒途径实现视蛋白的稳定表达，更重要的是，从长期来看，这是否安全。”“这个问题需要在临床前模型和早期临床试验中进行测试，以确保该策略完全安全。”
本文由圣路易斯华盛顿大学医学院的吉姆·德莱顿撰写。
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