※哈佛大學創新開發柔軟的水凝膠支架，將應用於腦機介面接口活電極中。(Photo credit: Wyss Institute at Harvard University and Prof. Dave Mooney)

哈佛大學Wyss研究所的研究團隊開發一款柔軟的水凝膠支架，可以應用在腦機介面的接口活體電極中。研究團隊使用導電材料，透過冷凍乾燥創造一個多孔和靈活的支架，然後他們在支架上培養人類神經祖細胞(human neural progenitor cells, hMPCs)，經由長期培養使細胞分化成各類神經元和星狀膠質細胞。研究團隊希望由此技術創造的活體電極可以應用於腦機介面接口，因為其柔軟性和靈活的特性，將有助於與柔軟的神經組織互相適應，其細胞運送特性更將有助於提高生物相容性和潛在的功效。

腦機介面接口在釋放治療效果方面有巨大的前景，然而這些治療效果在幾年前似乎還只是存在科幻小說中。從用想法控制輪椅到讓盲胞恢復視力、提高病人的福祉這類的機會是相當巨大的，然而，這類技術仍然還有一段路要走，因為機器和人體並不是天作之合。這類系統中的腦機介面接口電極通常是由金屬製成，而且相當堅硬，這兩者都不能幫助這個技術與脆弱的神經組織進行非侵入性的互動。

哈佛大學Wyss研究所的研究團隊便開始著手創造一種新電極，不僅具有彈性更覆蓋著活的神經細胞，並且基於活體組織與其他活細胞接口中最具生物相容性的材料。研究團隊更設想，設些充滿細胞的材料透過細胞-細胞接觸更自然地傳遞電脈衝。

「這種基於水凝膠的導電支架具有相當大的潛力。它不僅可以用來研究體外人類神經網路的行程，還可以創造出可植入的生物混和腦機介面，與患者的腦組織更無縫的結合，提高它們的性能並減少大腦損傷的風險。」參與這項研究的博士後研究員Christina Tringides說道。

為了創造這個支架，研究團隊使用了海藻酸鹽水凝膠(alginate hydrogel)並在最後的冷凍乾燥步驟添加了一些碳奈米材料來獲得導電性。冷凍乾燥過程在材料中產生冰晶，然後在接續的過程中昇華，留下許多孔隙，並使細胞可以進入其中並生長。他們更在支架上培養人類神經祖細胞，然後這些細胞在延長的培養期內分化成更成熟的神經細胞。

「人類神經祖細胞在我們的支架內成功分化為多種類型的腦細胞，證實了導電水凝膠為它們提供了正確的體外生長環境。看到神經元軸突上的髓鞘化令我們特別興奮，因為這一直是在大腦活體模型中的巨大挑戰。」這項研究的計畫主持人Dave Mooney教授說道。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)