研究人员设计了一款可植入式微型医疗设备或有助于减肥

肥胖由于其日益严重的盛行趋势,已经成为一种全球性的流行病。如今,肥胖已成为世界范围内导致人类死亡的第五大因素,至少280万的成年人由于肥胖相关疾病死亡。据统计,44%的糖尿病,23%的缺血性心脏病,以及7%~41%的特定癌症都是由肥胖引起的。2017年一项研究称,全球有超过7亿的成人与儿童都属于肥胖人群。

据美国德克萨斯农工大学官网近日报道,该校研究人员开发出一款可植入式微型医疗设备,该设备将有助于减轻体重,并且只需要简单的手术就可以植入体内。

对于那些体重指数大于35或者患有至少两种肥胖相关疾病的人,“胃旁路手术”为患者提供了一条不仅可以减轻体重,而且能够长期保持体重的途径。可是由于这个手术涉及制作一个小的胃袋并改变消化道的路径,所以会造成很大的侵入性创伤,也延长了患者康复所需的时间。

创新

在一项新研究中,美国德克萨斯农工大学(Texas A&M University)的研究人员描述了一款医疗设备,该设备可能有助于减轻体重,并且只需要简单的手术就可以植入体内。

研究人员表示,这款厘米尺寸的装置通过光来刺激迷走神经末端而提供饱腹感。不同于其他需要电源线的设备,这款设备是无线的,可以通过远程射频源进行外部控制。

电气与计算机工程系助理教授 Sung II Park 博士表示:“我们想要创造一种设备,它不仅能够通过最微小的手术植入,还可以刺激胃中特定的神经末梢。我们的设备有望在恶劣的胃部环境下完成这两项工作,对于需要进行剧烈减肥手术的人们将是非常有益的。”

有关这款设备的更为详细的信息发表在1月份出版的《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上。

技术

近年来,迷走神经作为治疗肥胖的靶标受到了广泛关注,因为它提供了从胃壁到大脑的饱腹感信息。尽管有些医疗设备可以刺激迷走神经末梢,从而有助于抑制饥饿,但是这些设备的设计与起搏器相似,也就是说,连接到电流源的电线会产生电震颤以激活神经末梢。

然而 Park 教授表示,无线技术以及先进的遗传学和光学工具的应用,有望使得神经刺激设备不那么繁琐,并使患者更加舒适。

他说:“尽管无线系统具有许多临床益处,但是迄今为止,还没有任何一种设备能够对除大脑以外的任何其他器官内部的神经元活动进行长期持久的细胞类型特异性操纵。”

为了填补这一空白,Park 教授及其团队首先使用遗传工具,将对光作出反应的表达基因导入生物体内特定的迷走神经末端。然后,他们设计了一个微型的桨状装置,并在其固定于胃部的挠性轴末端附近插入了微型LED。在设备的头部(称为采集器)中,他们安装了设备与外部射频源进行无线通信所需的微芯片。采集器还配备了产生微小电流为LED供电的功能。当打开射频源时,研究人员展示了来自LED的光可以有效地抑制饥饿感。

研究人员设计了一种可植入式微型医疗设备或有助于减肥

研究人员表示,他们惊讶地发现,在该实验中协调饥饿抑制的生物机制不同于传统认识。换句话说,先前人们普遍接受的是,当胃部饱足时,它会膨胀,并且有关伸展的信息会由迷走神经上的机械感受器传递到大脑。

Park 教授表示:“我们的发现表明,刺激那些对食物中的化学物质有反应的非伸展性受体,即使在胃不膨胀的情况下,也可能会产生饱腹感。”

价值

展望未来,他表示,目前的装置几乎不进行任何改动就可以操纵整个胃肠道和其他器官(如肠道)的神经末梢。

Park 教授表示:“无线光遗传学以及识别控制食欲和其他行为的外周神经通路,对电子、材料科学和神经科学的应用领域和基础研究领域的研究人员都非常有意义。我们的新型工具现在能以现有方法无法实现的方式来检查外周神经系统的神经元功能。” 获取更多前沿科技 信息 请持续关注:https://byteclicks.com

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