前沿 | 哪里疼就冰哪里！给神经降温，《科学》新研究开启止痛革命

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疼痛，是身体在受到伤害性刺激时的自我保护机制；但在很多情况下，痛觉也会让我们陷入无尽的痛苦。在全球，每5个成年人中，就有一个正在遭受慢性疼痛的侵扰。阿片类药物可以有效地缓解疼痛，但这类药物具有的高度成瘾性，提醒科学家需要寻找非成瘾性的全新止痛手段。
现在，一项发表于《科学》杂志的研究向就我们展示了一项充满科幻色彩的止痛“黑科技”：一种植入式的微型装置可以通过给神经降温，实现长期、靶向性的止痛，真正实现“哪里疼就冰哪里”。

▲这款柔性装置可以在体内弯曲、延伸，实现精准止痛（图片来源：美国西北大学）
这套全新的装置厚度仅仅相当于一张纸，是一款相当迷你的柔性电子材料。在确定了需要缓解疼痛的感觉神经的位置后，研究人员可以将装置定向植入目标神经周围，这时装置可以卷曲、缠绕在这条神经外围，像袖带一样自行包裹住神经，而不需要人为缝合。
在找到目标区域之后，这套装置是如何发挥作用的？
事实上，装置的基本原理异常简单：简而言之，就是蒸发。正如汗水的蒸发可以给体表降温，这款装置包含的液体冷却剂可以通过蒸发给特定的感觉神经降温，阻断疼痛信号向大脑传递。

▲植入式装置实现精准降温、止痛示意图（图片来源：参考资料[1]）
为了实现给神经降温的效果，这款装置包含了两条微流体通道：一条通道含有液体冷却剂：全氟正戊烷；另一条则是干燥的氮气。当液体与气体汇入同一条通道，氮气促使液体迅速蒸发，从而对特定的神经降温。
“当我们给神经降温时，其中的信号传递会逐渐减速，直至完全停止，”论文共同作者Matthew MacEwan教授说，“我们专门靶向外周神经，它们连接了我们的大脑与其他部位的脊髓。这些神经能传递感觉刺激，这其中就包括痛觉。仅需冷却一两条目标神经，我们就能有效地缓解特定区域的疼痛感。”
实现降温只是装置的第一步，能控制降温、避免过度降温同样重要。要知道，过度寒冷会损伤神经及周围组织，因此冷却的时长与温度控制必须十分精确。这款装置中的薄膜热传感器可以随时监控神经的温度，从而调节降温幅度、确保不会出现导致组织损伤的超低温。这样，这款装置就做到了在安全可逆的前提下阻止疼痛。
“在不使用药物的情况下缓解疼痛、能迅速开启或关闭、还能自行控制强度，这样的设想令我们十分期待，”这项研究的领导者，美国西北大学的John A. Rogers教授说，“我们开发的技术所使用的机制，类似于寒冷环境中手指的麻木感。我们的植入装置使得降温效应以可编程的方式出现，并且直接、局部作用于目标神经。”
在完成止痛使命后，这款材料的另一个优势派上了用场。由于兼具生物兼容性与水溶性，该装置最终可以被身体降解、吸收，避免了需要通过手术取出的麻烦。

▲装置在50天内逐渐降解、消失（视频来源：美国西北大学）
研究人员相信，该装置对于经历了外科手术甚至截肢手术的人来说尤为有效。同期的一篇观点文章点评道：“这种可根据需要实现局部止痛的植入式装置，将改变治疗慢性疼痛的游戏规则……此外，该技术还为神经科学研究与神经内科治疗提供了新的机会。”
参考资料：
[1] Jonathan T. Reeder et al, Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves. Science (2022), www.science.org/doi/10.1126/science.abl8532
[2] Shan Jiang and Guosong Hong, Cooling the pain. Science (2022), www.science.org/doi/10.1126/science.abm8159
[3] Dissolving implantable device relieves pain without drugs. Retrieved June 30th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/957142
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