我们日常使用的可穿戴设备，如智能手表和健身追踪器，会和我们身体进行互动，以测量和分析身体内部情况，例如心率或睡眠状态。
2025医疗器械展览会Medtec了解到，10月31日，在MIT NEWS的一篇报道中，麻省理工学院的研究人员现已开发出细胞级的无线可穿戴设备，能为体内的单个细胞活动进行测量。
这些无电池的装置由柔软聚合物制成，设计用于在光无线驱动下轻柔地包裹在神经元的不同部位，例如轴突和树突上，而不会损伤细胞。
通过紧密包裹神经元的过程，它们可以用于测量或调控神经元在亚细胞水平上的电活动和代谢活动。
图源：MIT NEWS
大脑细胞具有复杂的形状，这使得制作能够紧密贴合神经元或神经元突起的植入物变得极为困难。例如，轴突是一种细长、尾状的结构，连接在神经元的细胞体上，其长度和曲率差异很大。
同时，轴突和其他细胞成分很脆弱，因此与它们连接的任何设备都必须足够柔软，以便在不伤害它们的情况下进行良好的接触。
2025医疗器械展览会Medtec指出为了克服这些挑战，麻省理工学院的研究人员用一种叫做偶氮苯的软聚合物开发了微型装置，这种装置不会损坏它们所包裹的细胞。
蓝色为神经元，橙色为装置
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根据研究团队发表在《Nature》的论文示意，这种偶氮苯制作的薄膜微型装置先以高浓度分散在生理溶液或细胞培养基中；随后将其显微注射到组织或器官中，设计成卷曲的装置可以在无线刺激下主动包裹细胞部位。
这些装置无论是在生理盐水，还是在大脑中，自然状态下是处于自由漂浮的状态，所以要让装置准确包裹在对应神经元位置，需要人为进行光的无线刺激。
偶氮苯在光照下可以通过偶氮苯的光致异构化而发生转化，这是它的材料特性，受到光照时会发生卷曲，于是便能包裹住细胞。
并且，研究人员可以通过调节光的强度、偏振方向以及装置的形状，精确控制卷曲的方向和直径。
培养的大鼠海马神经元包裹图
橙色为装置
“我们可以非常精细地控制偶氮苯微型装置。在达到想要的特定维度后，可以马上调整光线让材料停止变化。我们是第一个证明偶氮苯可以包裹活细胞的团队。”研究人员Sarkar说。
为了进一步验证生物兼容性，研究团队在大鼠神经元上进行了测试，发现偶氮苯微型装置可以紧紧包裹高度弯曲的轴突和树突，并且能兼容地留存其中。
该装置的应用前景非常广阔。对于多发性硬化症（一种神经系统疾病）患者，其神经元会丢失一些绝缘髓鞘片，没有任何生物方法可以进行治疗，该装置可以充当合成髓鞘，以恢复神经元的功能。
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据2025医疗器械展览会Medtec介绍，研究人员还展示了装置如何与可刺激细胞的光电材料相结合，这为在装置中集成传感器和电路带来了机会。
宾夕法尼亚大学神经学、生物工程副教授Flavia Vitale认为，这项工作是朝着新型共生神经接口（脑机接口）迈出的重要一步，这些光响应偶氮苯装置可以成为一个多功能平台，以最小或无创的方式感知和传递不同类型的信号（即电、光学、热等）到神经元和其他类型的细胞。
尽管只是初步数据，但这次研究中的细胞相容性数据显示，该项目对未来的人体内应用颇具前景。
文章来源：小舟科技有限公司
