想象一下，医生只需在手臂处进行一次简单注射，就能将微型电子芯片送达大脑特定区域，并通过电刺激精确治疗致命或致残性脑疾病。这一科幻场景可能在不远的将来成为现实，而麻省理工学院（MIT）的研究人员已经朝着这一目标迈出了重要一步。
突破性技术：循环电子（Circulatronics）
MIT研究团队开发出一种微型无线生物电子设备，这些设备能够在人体血液循环系统中自主移动，并精准植入目标脑区，提供针对性治疗。在最近的小鼠研究中，研究人员证实，注射后这些微型植入物无需人工引导即可识别并前往特定脑区，到达后可通过无线供电为该区域提供电刺激。
这种被称为"循环电子"的技术，通过将电子设备与活体生物细胞整合，成功解决了传统脑植入面临的免疫排斥和血脑屏障穿越难题。研究团队已在《自然-生物技术》杂志上发表了相关研究成果。
技术原理：细胞-电子混合物
"循环电子"技术的核心在于其独特的细胞-电子混合结构。这些电子设备大小约为一粒米的十亿分之一，由有机半导体聚合物层与金属层交替堆叠形成电子异质结构，在MIT.nano设施中采用CMOS兼容工艺制造。
"我们的细胞-电子混合物融合了电子设备的多样性与活体细胞的生物运输和生化感知能力，"项目负责人Deblina Sarkar教授解释道。"活体细胞为电子设备提供了伪装，使其免受免疫系统攻击，并能无缝通过血液循环系统。这使它们能够完整穿越血脑屏障，无需侵入性打开屏障。"
研究团队通过化学反应将电子设备与单核细胞（一种免疫细胞）结合，这种细胞能够靶向体内的炎症区域。研究还应用了荧光染料，使研究人员能够追踪设备穿越完整血脑屏障并自我植入目标脑区域的过程。
技术优势：精准性与生物相容性
与传统脑植入技术相比，"循环电子"具有显著优势：
- 高精度：设备尺寸极小，可实现微米级精度的神经调控，比传统电极精确得多。
- 自我植入：能够自我植入，形成数百万个微观刺激点，精确贴合目标区域形状。
- 生物相容性：不会损伤周围神经元，安全地与神经元共存，不影响认知或运动相关的脑功能。
- 无创性：无需开颅手术，大幅降低医疗成本和手术风险。
"循环电子设备如此微小，它们能够与神经元无缝共存，不会造成有害影响，"Sarkar教授表示。"通过一系列生物相容性测试，我们发现这些设备可以安全地整合在神经元中，不影响认知或运动背后的脑部过程。"
应用前景：多种神经系统疾病治疗
研究团队目前正致力于将这项技术应用于多种疾病的治疗，包括脑癌、阿尔茨海默病和慢性疼痛。
脑肿瘤治疗
"循环电子"设备的微小尺寸和自我植入能力使其特别适合治疗多发性脑肿瘤，如胶质母细胞瘤，这类肿瘤可能在多个位置形成，其中一些可能太小而无法通过成像技术识别。它们也为治疗特别致命的癌症提供了新途径，如弥漫性内生型脑桥胶质瘤（DIPG），这是一种通常无法手术切除的脑干侵袭性肿瘤。
"活体细胞为电子设备提供伪装，使其免受免疫系统攻击，并能无缝通过血液循环系统，"Sarkar教授表示。
神经退行性疾病治疗
电刺激（神经调控）已被证明是治疗脑肿瘤和阿尔茨海默病、多发性硬化症等疾病的有希望方法。"循环电子"技术能够提供高度局部的神经调控，深入大脑内部，达到目标区域周围几微米的精度。
技术发展历程与挑战
研究团队在"循环电子"技术上已工作六年多，期间克服了多项技术挑战。最初，电子设备在基底上工作时完美无缺，但一旦从硅晶圆上取下，就停止工作。解决这一挑战花费了团队一年多的时间。
"电子设备在附着在基底上时工作正常，但当我们最初将它们取下时，它们就不再工作了，"Sarkar教授回忆道。"解决这个挑战花了我们一年多时间。"
另一个关键挑战是如何非侵入性地自主穿越血脑屏障。研究团队花了大约四年时间尝试多种方法，才完善了这种细胞整合技术。
未来发展与商业化
研究团队最近成立的Cahira Technologies公司计划在三年内将这项技术推向临床试验。他们还在探索将额外的纳米电子电路集成到设备中，以实现包括传感、基于片上数据的反馈分析以及创建合成电子神经元等功能。
"我们的微型电子设备与神经元无缝整合，与脑细胞共同生活和共存，创造了一种独特的脑-计算机共生关系，"Sarkar教授表示。"我们正致力于将这项技术用于治疗药物或标准疗法无效的神经疾病，减轻人类痛苦，并展望一个人类能够超越疾病和生物学限制的未来。"
微观生物电子设备有朝一日可能通过人体循环系统自主移动，并自我植入目标脑区。这些"循环电子"可通过无线供电，为大脑精确区域提供聚焦电刺激。
行业影响与意义
"循环电子"技术的出现标志着神经科学和生物医学工程领域的重要突破。传统脑植入手术通常需要数十万美元的医疗费用和有风险的手术程序，而这种新技术有潜力通过消除手术需求，使治疗性脑植入技术人人可及。
这项技术不仅限于脑部疾病治疗，Sarkar教授指出："这是一个平台技术，可用于治疗多种脑疾病和精神疾病。此外，这项技术不仅限于大脑，未来也可能扩展到身体其他部位。"
随着研究的深入和临床试验的推进，"循环电子"技术有望为神经系统疾病患者带来革命性的治疗选择，同时为脑机接口和神经调控领域开辟新的研究方向。这种无创、精准的脑治疗方法可能彻底改变我们对神经系统疾病的治疗方式，为患者提供更安全、更有效的治疗选择。
