磁性微线圈解锁针对神经退行性疾病的靶向单神经元治疗

磁微线圈为神经退行性疾病的靶向单神经治疗打开大门

来自明尼苏达大学的研究人员使用了一个微型线圈阵列来产生磁场，刺激单个神经元。这种磁场可以在附近的神经元中诱导电场，其效果类似于电极所产生的作用，但更加精确。他们使用了一个由八个线圈组成的阵列，结合起来可以使用更少的电流来诱导电场，并采用软磁性材料增强了线圈的磁力。研究人员构建了他们的线圈阵列原型，称为MagPatch，并将其封装在生物相容性涂层内。

神经刺激是一种治疗许多影响神经系统的疾病的医疗技术。它涉及向神经元施加能量，以鼓励它们生长并与其邻居建立联系。癫痫的治疗通常包括神经刺激，帕金森病、慢性疼痛和一些精神疾病也存在类似的治疗方法。

现有设备虽然有效，但缺乏某些应用所需的精度，比如耳蜗植入装置或迷走神经刺激器。

作者Renata Saha表示：“市场上有几种神经刺激设备，一些已经获得FDA批准进行临床试验，一些则正等待批准。”“但它们每个都有一个限制——它们刺激了大量神经元，包括不应该被刺激的邻近细胞。医疗设备行业正在寻找一种能够以单细胞分辨率刺激神经元的设备或技术。”

Saha和她的团队没有使用电极，而是转向了线圈磁铁。两个多世纪前，物理学家迈克尔·法拉第描述了通过线圈的电流可以产生磁场的原理。这种磁场随后可以在任何附近的神经元中诱导电场——与电极产生的效果相同，但更加精确。然而，这种技术也存在一个主要缺点。

Saha说：“要达到刺激神经元所需的电场阈值，微型线圈需要驱动的电流量极高。几乎是需要驱动电极达到相同阈值时电流的三倍。”

为了解决这个问题，团队做出了两项改进。首先，他们使用了一个由八个线圈组成的阵列，结合起来可以使用更少的电流来诱导电场。作者们进一步改进了这些微线圈阵列，采用了软磁性材料，增强了线圈的磁力。

Saha表示：“在微线圈的核心位置添加这些软磁性材料可以增加电场，而无需增加线圈的电流。”

研究人员构建了他们的线圈阵列原型MagPatch，并将其封装在生物相容性涂层内。然后他们对人类神经母细胞瘤细胞进行了测试，以证明其有效性。这些细胞受到磁场的影响，而涂层没有对它们造成伤害，这表明这种设备有潜力用于临床设置。

作者计划继续开发和测试MagPatch设备，以确保其安全性和实用性。他们希望这有助于改进下一代耳蜗植入装置。