普渡大学 植入式传感器具有跟踪脑部化学物质的速度和精度，已知在某些脑部疾病中和脊髓损伤后，脑部化学物质会升高
学分:普渡大学形象/阮群 过去的研究表明，由于大脑中的化学信使达到毒性水平，脊髓损伤后患严重偏头痛的可能性增加
为了让治疗变得更好，研究人员需要抓住这一瞬间的行动峰值，并密切跟踪其破坏路径
普渡大学的工程师们已经制造出一种微小、灵活的传感器，这种传感器比过去追踪这种叫做谷氨酸盐的化学物质的尝试更快、更精确
这种传感器是一种植入脊髓的装置，主要是一种用于动物模型测试的研究工具，但它可以在未来的临床应用中作为一种监测治疗神经创伤或脑部疾病的药物是否有效的方法
该小组的工作发表在即将出版的《生物传感器和生物电子学》杂志上
“当你觉得自己在发烧时，检查体温并不重要——几个小时内可能都一样
但是谷氨酸盐的激增速度如此之快，以至于如果你当时没有捕捉到它，你就错过了获取数据的所有机会，”普渡大学基础医学系、兽医学院和魏尔东生物医学工程学院的神经科学和生物医学工程教授石日一说
碰撞，如车祸或足球铲球，会损伤脊髓——还会损伤运输谷氨酸盐的神经结构，谷氨酸盐发出信号来刺激神经组织，以执行学习和记忆等功能
普渡大学的工程师们已经制造出一种微型、灵活的传感器，这种传感器比以往跟踪神经递质谷氨酸尖峰信号的尝试更快、更精确，谷氨酸是一种已知会导致脊髓损伤后偏头痛的化学物质
这种传感器是一种植入脊髓的装置，主要是一种用于动物模型测试的研究工具，但它可以在未来的临床应用中作为一种监测治疗神经创伤或脑部疾病的药物是否有效的方法
学分:普渡大学/艾琳·伊斯特林 受损的神经结构意味着大量谷氨酸盐泄漏到细胞外的空间，过度兴奋并破坏它们
脑部疾病，包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏症，也显示谷氨酸盐水平升高
到目前为止，这些设备要么不够灵敏，检测不到谷氨酸盐，速度不够快，捕捉不到谷氨酸盐的峰值，要么价格不够低廉，无法用于长期研究项目
普渡大学的研究人员正在通过植入式传感器解决这些问题，他们已经在实验室和工业中经常使用三维印刷和激光微加工工艺
“我们想创造一种低成本和非常快速的方法来制造这些传感器，这样我们就可以很容易地为研究人员提供一种测量体内谷氨酸盐水平的方法，”休·李说，他是普渡大学生物医学工程的助理教授，专注于植入式微技术
这项技术使研究人员能够快速改变传感器的大小、形状和方向，然后在动物模型中进行测试，而不必经历更昂贵的微制造过程
测量体内水平将有助于研究人员研究脊髓损伤是如何发生的，以及脑部疾病是如何发展的
植入动物模型的新传感器技术可以帮助研究人员理解大脑化学物质谷氨酸在神经创伤中的作用，建议进行更专业的治疗
学分:普渡大学形象/阮群 “偏头痛的问题有多大？疼痛背后真的是谷氨酸过多，还是清理谷氨酸的系统出了问题？”石说
研究人员将该装置植入一个动物模型的脊髓，然后损伤脊髓以观察一个尖峰
该设备可以立即捕捉到尖峰，而对于目前的设备，研究人员在损坏脊髓后必须等待30分钟才能获得数据
未来，研究人员计划创造一种方法，让生物传感器自动清除身体招募来保护自己的炎症细胞
这些细胞通常在生物传感器周围形成一个纤维囊，这阻碍了它的灵敏度
这项技术还可以在脊髓上植入更多的传感器，这将有助于研究人员了解谷氨酸扩散的距离和速度
研究人员已经向普渡研究基金会技术商业化办公室提交了该设备的专利申请
这项工作得到了三星高级技术研究所和美国国立卫生研究院的全球研究拓展项目的支持，并得到了美国国家科学基金会的部分资助，资助号为CNS-1726865
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