一款可以直接將抑制癲癇的藥物分子泵入大腦的電子給藥裝置

研究人員已經(jīng)設(shè)計出了一款可以直接將抑制癲癇的藥物分子泵入大腦的電子給藥裝置。ScienceAdvances期刊上最近報道了這一裝置，它提供了一種替代會引起不必要的副作用的傳統(tǒng)的、全身性給藥方法的方法。

該裝置是一種微流控離子泵，它利用電勢使藥物分子從裝置上的儲存器離開，穿過一個短通道并從裝置的頂端移出。這種泵可以植入大腦上，安放在問題部位（比如癲癇的病灶點），在需要時向那里泵送藥物。

這種泵技術(shù)是建立在電泳這個概念基礎(chǔ)上的：在電場的影響下分子通過液體或凝膠運輸。當(dāng)施加電壓時，電子從源端電極離開，并且?guī)д姾傻碾x子——在這里是帶正電荷的藥物分子——被逐出儲存器，穿過離子傳導(dǎo)膜，然后從裝置中釋放出來。

這項技術(shù)建立在近年來開發(fā)出來的一種叫做有機電子離子泵的類似工具的基礎(chǔ)上，后者旨在將藥物輸送到脊髓和身體的其他部位，它后來的一個改進(jìn)版本被證明能夠以一種模擬神經(jīng)信號傳導(dǎo)速度的方式將分子傳送到多個點。

參與開發(fā)這種泵的劍橋大學(xué)的生物工程師ChristopherProctor說，這種最新的設(shè)備比以往的設(shè)計體積更小，也更節(jié)能，這使得它適合用在腦部。

瑞典林雪平大學(xué)副教授DanielSimon說：“在這個研究領(lǐng)域，多年來我們一直在討論治療方面的應(yīng)用——尤其是可以用在大腦深部的?！彼c人合作開發(fā)了早期的有機電子離子泵技術(shù)，但沒有參與Proctor團(tuán)隊的工作。Simon說，新的實驗是“電泳藥物輸送效用的有力證明”。

Proctor說，將微流控技術(shù)融入設(shè)計是提高能效的關(guān)鍵?！斑@使我們能夠顯著減少驅(qū)動離子離開設(shè)備所需的能量?！彼膱F(tuán)隊開發(fā)的工具可在不到1伏的電壓下工作，而以往的設(shè)計所需要的電壓往往超過20伏。

他說，這種新工具的效率幾乎是100％的，這意味著幾乎所有從儲存器中出來的離子都是藥物分子，而不是藥物分子和與之混合的溶劑的混合物。

電泳藥物輸送工具與傳統(tǒng)的注射器注射相比，具有顯著的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的注射器注射是使用相當(dāng)大的力來給藥，這給脆弱的腦細(xì)胞帶來壓力，并可能造成傷害。該技術(shù)還優(yōu)于口服或靜脈注射等全身性給藥方式，它們會使藥物分散到全身并會引起副作用。

為了測試這種新裝置，Proctor和他在法國艾克斯馬賽大學(xué)神經(jīng)科學(xué)系統(tǒng)研究所的同事們將它植入了17只小鼠的海馬體內(nèi)。研究人員在被麻醉的小鼠身上誘發(fā)癲癇，然后使用微流控離子泵將抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA（γ-氨基丁酸）直接輸送到大腦中的癲癇病灶點。

Proctor說：“我們想看看我們是否能使已經(jīng)開始發(fā)作的癲癇停下來，更有趣的是，如果我們是否還能預(yù)防癲癇發(fā)作?！毙∈蟠竽X活動的電子記錄結(jié)果表明，該工具能實現(xiàn)這兩方面的作用。“在我們開始給藥GABA后不久，電子記錄顯示小鼠的大腦活動就從劇烈的癲癇發(fā)作轉(zhuǎn)變?yōu)檎５纳砘顒恿??！?/p>

Proctor說，除癲癇外，該裝置還可用于治療其他腦部疾病，如帕金森病和腦癌。他的團(tuán)隊計劃進(jìn)一步提升該裝置的設(shè)計，以便將其植入自由活動的動物體內(nèi)。這將涉及減少電氣連接件和流體連接件的占地空間，并使植入物更具柔性，以更好地匹配大腦的力學(xué)特性。