7月1日，大連理工大學(xué)運載學(xué)部工程力學(xué)系、工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室、大連理工大學(xué)寧波研究院解兆謙教授（共同第一作者）與美國西北大學(xué)John A. Rogers教授、俄勒岡大學(xué)Jonathan T. Reeder助理教授課題組合作，在Science上發(fā)表題為“Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves”的研究成果。該研究發(fā)明了一種生物可吸收的柔性微流控設(shè)備，其通過液體汽化冷卻實現(xiàn)了神經(jīng)傳導(dǎo)阻滯，可用于替代阿片類止痛藥以達到無損傷的精準陣痛效果。該工作首次展示了生物可吸收的植入式微型柔性冷卻器在神經(jīng)阻滯疼痛方面的成功應(yīng)用，對未來基于柔性醫(yī)學(xué)器件的疼痛管理研究具有非常重要的指導(dǎo)意義。

疼痛是臨床中需要特別關(guān)注的重要問題之一，通過局部冷卻形成可逆性神經(jīng)阻滯，不僅可以達到按需消除疼痛的效果，而且能夠完全避免服用阿片類藥物以及其他鎮(zhèn)痛劑帶來的副作用。傳統(tǒng)的局部冷卻技術(shù)需要借助大型醫(yī)療設(shè)備并在特定環(huán)境下實施，往往很難達到精準的冷卻效果，在實際應(yīng)用中存在著很大的局限性。

針對上述業(yè)界特別關(guān)注的挑戰(zhàn)性問題，研究團隊設(shè)計了一種柔性、自纏繞（免縫合）、生物可吸收的周圍神經(jīng)冷卻微流控設(shè)備（圖1），其能夠在活體組織的任意深度提供精準的、微創(chuàng)的冷卻效果。該柔性設(shè)備集成了微流控系統(tǒng)與電路系統(tǒng)，通過控制該設(shè)備微流控系統(tǒng)中輸入流體的流速與流量，同時借助全氟戊烷（PFP）液體的汽化吸熱，實現(xiàn)了在特定部位提供精準且持續(xù)的冷卻效果；將具有蛇狀形貌的鎂線溫度傳感器分布在該設(shè)備末端，通過傳感器電阻變化實時獲得溫度反饋，成功實現(xiàn)了對溫度的精確監(jiān)控；具有預(yù)拉伸的多層結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計使得該設(shè)備可以形成自卷曲結(jié)構(gòu)，無需縫合便可緊密貼附至需要冷卻的神經(jīng)表面并可形成良好的力-熱交界面；該設(shè)備完全由水溶性材料構(gòu)成，可依據(jù)個性化需求在規(guī)定的時間段內(nèi)溶解于皮下組織的生物流體中。這避免了額外的拆除手術(shù)給病人帶來的痛苦，可以很好地滿足患者在長時段內(nèi)的鎮(zhèn)痛需求，相比現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品具有顯著優(yōu)勢。

在研究工作中還基于結(jié)構(gòu)力學(xué)、傳熱學(xué)仿真分析開展了結(jié)構(gòu)和溫控優(yōu)化設(shè)計，該設(shè)備還實現(xiàn)了神經(jīng)組織的精準無損冷卻，有效阻滯了痛覺傳導(dǎo)（圖2）。

相關(guān)動物實驗（圖3）證實，該設(shè)備能在短時間內(nèi)實現(xiàn)低溫調(diào)控，并能很好地抑制神經(jīng)活動。長期觀察表明，復(fù)溫后神經(jīng)活動迅速恢復(fù)正常，且不會產(chǎn)生任何副作用。該設(shè)備同樣可對自由活動的動物模型提供優(yōu)異的按需鎮(zhèn)痛效果。通過對動物模型進行相關(guān)組織學(xué)分析還發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備袖帶在植入人體6個月后仍能與神經(jīng)緊密接觸，顯示了極其優(yōu)越的力學(xué)性能。同時，生物實驗也驗證了該設(shè)備具有很好的生物相容性與可吸收性。

解兆謙教授于2020年加入大連理工大學(xué)工程力學(xué)系郭旭教授團隊，先后入選國家級青年人才、遼寧省“興遼英才計劃”青年拔尖人才、大連市杰出青年科技人才等。（來源：大連理工大學(xué)）