在医学科技领域，一项革命性突破正在悄然改变我们对脑部疾病治疗的认知。麻省理工学院(MIT)的研究团队成功开发出一种微型无线生物电子设备，这些微小的装置能够通过血液循环系统自主导航，精准植入目标脑区，并提供针对性的电刺激治疗。这一被称为"循环电子学"(circulatronics)的技术，不仅避开了传统脑部手术的风险和高昂费用，更为多种神经系统疾病的治疗开辟了全新路径。
循环电子学：重新定义脑部治疗方式
想象一下，医生只需通过手臂注射，就能将微小的电子芯片植入大脑特定区域，进行精准电刺激。这一看似科幻的场景，正因MIT研究人员的努力而逐步成为现实。他们开发的微型生物电子设备能够穿越人体循环系统，自主定位并植入目标脑区，为致命或致残性脑疾病提供新的治疗可能。
"这项技术的核心在于，我们成功地将电子设备与活体细胞结合，创造出细胞-电子混合体，"研究负责人Deblina Sarkar教授解释道，"这些活细胞为电子设备提供了伪装，使其免受人体免疫系统的攻击，并能无缝穿过血液循环系统。"
技术原理：细胞与电子的完美融合
循环电子学技术的独特之处在于其创新的细胞-电子混合设计。这些电子设备每个仅有十亿分之一粒米长，由有机半导体聚合物层夹在金属层之间构成，形成电子异质结构。在MIT纳米设施中，研究人员使用与CMOS兼容的工艺制造这些设备，然后将它们与活细胞结合。
"当电子设备附着在基底上时，它们工作完美，但当我们最初将它们从基底上取下时，它们就不再工作了，"Sarkar教授回忆道，"解决这一挑战花费了我们一年多的时间。"
关键在于这些微型电子设备的高无线电源转换效率，这使得它们即使在脑部深处也能获取足够的能量进行神经调节。在最新研究中，研究人员将电子设备与一种名为单核细胞的免疫细胞结合，这种细胞能够靶向体内的炎症区域。他们还应用了荧光染料，使设备在穿越完整的血脑屏障并自我植入目标脑区时能够被追踪。
突破性优势：超越传统脑植入技术
与传统脑植入技术相比，循环电子学设备展现出多项显著优势：
无创植入：通过简单的注射即可实现，避免了开颅手术的风险和创伤。
精确靶向：设备能够自主识别并前往特定脑区，无需人为引导，精度可达目标区域周围几微米范围内。
生物相容性：与活体细胞的结合使设备能够避开免疫系统攻击，完整穿越血脑屏障而不破坏其完整性。
高精度刺激：微小的尺寸使设备能够提供比传统电极高得多的精度，可形成数百万个微观刺激点，精确匹配目标区域形状。
安全性：一系列生物相容性测试表明，这些设备可以安全地与神经元共存，不影响认知或运动相关的脑部过程。
实验验证：从小鼠模型看治疗潜力
在小鼠实验中，研究人员成功验证了循环电子学技术的有效性。这些微小的植入物能够识别并前往特定脑区，无需人为干预。一旦到达目标区域，它们可以通过外部传输器以近红外光的形式提供电磁波，为设备供电并实现神经元的电刺激。
研究团队特别展示了该技术在靶向脑炎方面的应用，脑炎是许多神经系统疾病进展的重要因素。实验证明，这些植入物可以在脑部深处实现局部神经调节，达到高精度靶向。
"我们探索了脑部炎症的治疗，但研究人员希望使用不同类型的细胞，并设计细胞以靶向大脑的特定区域，"Sarkar教授表示，"我们的细胞-电子混合体融合了电子设备的多功能性与活体细胞的生物运输和生化传感能力。"
临床应用前景：从脑癌到阿尔茨海默病
循环电子学技术的应用前景广阔，Sarkar实验室目前正在开发该技术以治疗多种疾病，包括脑癌、阿尔茨海默病和慢性疼痛。
对于脑癌如胶质母细胞瘤等会在多个部位形成肿瘤的疾病，这些微小且具有自我植入能力的设备特别适合治疗，因为某些肿瘤可能太小而无法通过成像技术识别。它们还为治疗特别致命的癌症如弥漫性内生型脑桥胶质瘤（一种通常无法手术切除的脑干侵袭性肿瘤）提供了新途径。
"这是一个平台技术，可用于治疗多种脑部疾病和精神疾病，"Sarkar教授指出，"此外，这项技术不仅限于大脑，未来还可以扩展到身体其他部位。"
未来发展：从临床 trials 到脑机共生
研究人员计划通过最近成立的Cahira Technologies公司，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、基于芯片数据分析的反馈以及创建合成电子神经元等功能。
"我们微小的电子设备与神经元无缝集成，与脑细胞共同生活和共存，创造独特的脑机共生关系，"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，展望一个人类能够超越疾病和生物学限制的未来。"
"活细胞为电子设备提供伪装，使其免受人体免疫系统的攻击，并能无缝穿过血液循环系统，"Deblina Sarkar说。
微观生物电子设备有一天可能穿过人体的循环系统，并自主自我植入到大脑的目标区域。这些"循环电子学"设备可以无线供电，为大脑的精确区域提供聚焦的电刺激。
这项技术的突破不仅在于其创新性，更在于它可能彻底改变脑部疾病的治疗方式。通过消除手术需求，降低治疗成本，提高精确度，循环电子学技术有望使治疗性脑植入变得普及，让更多患者受益于先进医疗技术。随着研究的深入和临床试验的推进，我们或许在不远的将来，见证这一革命性技术从实验室走向临床，为无数脑疾病患者带来新的希望。
