身體某些部位疼痛時，我們能想到的是對癥下藥，緩解疼痛感，又或者直接用止疼片。近日，加州大學(xué)洛杉磯分校的生物工程師們想出了新招：用磁力控制疼痛！他們證實，含有微小磁性顆粒的凝膠狀材料可用于治療疾病或損傷引起的慢性疼痛。
6月10日，該研究以“A 3D Magnetic Hyaluronic Acid Hydrogel for Magnetomechanical Neuromodulation of Primary Dorsal Root Ganglion Neurons”為題發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。
文章作者、加州大學(xué)洛杉磯分校生物工程學(xué)教授Dino Di Carlo說：“許多主流的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)都試圖通過藥物在體內(nèi)進(jìn)行化學(xué)或分子變化以治療疾病。然而，最近有團(tuán)隊在力學(xué)控制方面有了突破，開辟了一種新的治療理念—利用外力啟動細(xì)胞內(nèi)部有益的變化。”同時，Dino Di Carlo也表示此研究還有很長的路要走，但這一早期的工作表明通往所謂“機械學(xué)”的道路很有前景。
磁力如何緩解疼痛？
研究人員在凝膠內(nèi)部使用小磁性顆粒來控制對機械刺激有反應(yīng)的細(xì)胞蛋白，并控制某些離子的流動。這些蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜上，在觸覺和疼痛的感覺中發(fā)揮作用。
“研究結(jié)果顯示，通過利用'神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)'（即將生物系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)），有可能實現(xiàn)通過神經(jīng)系統(tǒng)來減輕疼痛的信號。最終，這可能會引導(dǎo)一種緩解疼痛的新治療方法。”該研究的主要作者Andy Kah Ping Tay說。
為了制造磁化凝膠，研究人員選擇一種天然存在于脊髓和大腦中的凝膠狀物質(zhì)透明質(zhì)酸，，它有助于為身體這些部位的細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)支持。該材料也可以人工生產(chǎn)，作為填料和防潮層應(yīng)用于化妝品和美容產(chǎn)品中。
研究人員將微小的磁性顆粒放入生物相溶性凝膠中。之后，他們在凝膠中培養(yǎng)出一種原代神經(jīng)細(xì)胞—背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元。
在實驗室測試中，他們通過施加磁場在粒子上產(chǎn)生“拉力”，最終傳遞到嵌入的細(xì)胞。
研究人員發(fā)現(xiàn)，磁感應(yīng)產(chǎn)生的機械力使神經(jīng)元中鈣離子增加。這種離子的流入表明了神經(jīng)元對力的反應(yīng)。隨著時間推移穩(wěn)定地加力，通過減少疼痛信號使神經(jīng)元適應(yīng)持續(xù)性的刺激。
研究團(tuán)隊建議可以使用不同的生物材料制作磁性凝膠，用于治療心臟和肌肉方面的疾病。同時，這些類型的生物材料也可用于科學(xué)研究，模擬腦震蕩或者其他由于受到重大外力導(dǎo)致創(chuàng)傷的情況。
參考資料：
Mechanoceuticals: Bioengineers use magnetic force to manage pain
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