实验动物小鼠液态金属与神经连接研究

近期，笔者实验室还进一步推进了相应技术的进步。Liu等将实验对象从之前的水生动物牛蛙拓展至更接近实际应用情形的哺乳动物小鼠上［8］，将封装有液态金属的硅胶管与小鼠受损的坐骨神经两端缝合，由此建立了信号传导通路（图15.13）。系列的电生理实验发现［8］，经液态金属手术治疗后的小鼠与对照组相比，肌肉萎缩现象延迟两个月。这项工作进一步验证了液态金属在神经修复方面的价值和潜力。

图15.13　实验动物小鼠液态金属神经连接实验［8］(www.xing528.com)

液态金属简单来说就是形态像液体的金属，常温下和普通的金银铜铁没太大区别，但其独特的非结晶分子结构使它在一定条件下具有高强度、塑性、热传导和耐磨性等特性。人体全身遍布神经网络，出个什么意外，神经很容易损伤甚至断裂。现在的科技和医疗水平已经可以将断裂的神经重新连接，但这项技术并不完美。神经接上后，自身的修复十分缓慢，有时候甚至长达10年以上。在这期间，没有神经信号控制的肌肉会慢慢萎缩，即使等到神经末端连好了，肌肉也可能早已瘫痪了。实验室利用毛细硅胶管包裹的液态金属镓充当完美的临时“桥”，让大脑发出的电信号能传递到肌肉并返回大脑，电生理测试表明效果与未受伤的神经几乎一样，在神经细胞缓慢的恢复过程中，让断线的肌肉持续收到神经的信号刺激，不至于萎缩。这项研究为解决神经修复的难题开辟了新方向，如果后续研究和应用顺利，业界认为，对于全球每年数百万的末梢神经损伤病人来说，是一个可预期的福音。

神经系统是有机体的调节系统，调节生物体的行为和内环境的稳定，对于人类来说，记忆、思维等高级智能活动也是神经系统活动的产物。神经系统包括中枢神经和周围神经，其基本结构和功能单位是神经细胞，即神经元，由细胞体和从细胞延伸的突起所组成。神经信号是以生物电的形式沿神经传导轴突方向传递，在某种化学物质（主要为Ca2+、K+、Na+等离子），即神经递质的参与下，在神经递质与突触后膜上的受体结合后，突触后神经才能去极化而发生兴奋。各种离子在离子通道中浓度的变化可以产生相应的浓度电势，具体表现为：当神经冲动从轴突传导到末端时，突触前膜透性发生变化，使Ca2+从膜上的Ca2+通道大量进入突触前膜。此时，含递质的突触囊泡可能是由于Ca2+的作用而移向突触前膜，突触囊泡的膜与突触前膜融合而将递质排出至突触间隙。突触后膜表面上有递质的受体，递质和受体结合而使介质中的Na+大量涌入细胞，于是静息电位变为动作电位，神经冲动发生，并沿着这一神经元的轴突传导出去。这就是通过神经递质的作用，使神经冲动通过突触而传导到另一神经元的机制。神经损伤通常是因为生理病变或物理损伤使神经轴突发生器质性损伤，从而导致神经信号无法传递，进而发生相应肌肉或肌肉群萎缩。液态金属具有良好的柔软性和导电性，因此当毛细硅胶管包裹的液态金属连接受损的坐骨神经两端时［8］，实验用的兔子、牛蛙及小鼠等动物均恢复了运动功能。