據外媒報道，由芬蘭阿爾托大學(Aalto University)的艾米莉亞·佩爾托拉(Emilia Peltola)領導的研究小組正在開發一種外形類似于針的微型傳感器，它將在未來的許多疾病治療中發揮重要作用。例如抑郁癥、慢性疼痛、帕金森氏病、癲癇病和其他由神經遞質疾病引起的疾病，神經遞質使細胞能夠相互交流，這些化學物質在交流中出現問題是引起疾病呈現癥狀的主要原因，例如帕金森氏病患者會手不穩。

例如，該針型傳感器適合于腦部的測量。尖端的直徑僅為一微米。

深部腦刺激在帕金森氏病和癲癇的治療中取得了良好的效果。該療法涉及用電刺激患者的大腦，以產生多巴胺之類的神經遞質。如果將傳感器添加到安裝在大腦中的治療設備中，醫生將實時了解神經遞質對治療的反應。因為一般情況下，神經遞質太小，無法用肉眼看到，因此目前沒有任何設備可以可視化我們的治療發揮作用的方式，從而迫使我們采用其他方式來收集信息。

“這種傳感器的絕對好處是它們產生的數據的實時性。神經遞質在細胞之間的移動非常迅速，只有實時方法才能讓我們知道每種物質中存在多少特定物質。在特定的時刻，治療將變得更加有效，并且將會減少不良反應的風險，”Peltola說。

Peltola既是科學技術博士，也是醫學研究員，多學科背景是她的工作優勢，讓她能將技術與生物學結合在一起。她在2019年春季獲得了芬蘭科學院的一筆贈款，并由Jane和AatosErkko基金會提供了資金，她正在尋找用于測量神經遞質的傳感器的最佳合成材料。

邁向新型治療

除了神經遞質的濃度外，重要的是要知道神經遞質的釋放位置、細胞釋放該物質的速度以及細胞攝取該物質需要多長時間，而現有方法無法收集此信息。

放置大腦部位的傳感器應確定要測量的神經遞質，局部測量可提供有關疾病機制以及大腦和藥物功能的最新信息。Peltola相信，如果要在體內進行測量，研究人員可以開發新的診斷和治療方法。

“我們可以有新的療法，不僅可以減緩疾病，而且可以阻止甚至治愈疾病。”

學院研究研究員艾米莉亞·佩爾托拉(Emilia Peltola)正在尋找用于測量神經遞質的傳感器的最佳合成材料。

正確的材料將使傳感器成為人體的一部分

當用針刺破手指卻無法拔出時會發生什么?為了保護你，你的身體會在“針”周圍生長疤痕組織。這是一件好事，因為感染可能會傳播并可能危及你的生命。當你的身體(而不是碎片)遇到有意放置以治療目的的物體(例如傳感器)時，你的身體將以相同的方式做出反應。

需要保護我們的免疫系統使Peltola的工作具有挑戰性，因為在傳感器周圍形成的疤痕組織會阻止其應測量的物質到達其表面，并且妨礙了準確的測量。

研究人員希望，嵌入人體的傳感器將成為其組織的一部分，當神經細胞附著在傳感器上時，就會發生這種情況。但是我們的身體可以將神經膠質細胞發送到傳感器周圍，它們會形成疤痕組織，從而妨礙測量。為了使傳感器吸引正確種類的細胞，其表面必須為特定類型，但是研究人員尚未確定這種類型是什么樣的。

蛋白質的好壞

僅解決疤痕組織問題將涉及大量工作。另外，蛋白質問題也讓研究人員頭痛。

蛋白質是所有細胞的組成部分，它們幾乎執行細胞的所有功能：細胞運動、細胞融合、信號轉導和免疫防御。但是，蛋白質雖然對人類至關重要，但卻不利于傳感器的功能。它們沉淀在傳感器表面上，防止被測物質到達那里。傳感器在鹽溶液中可以很好地工作，但是每當流體(例如血液樣本或細胞培養液)中含有蛋白質時，測量就不會那么成功。

不過發現表面上的蛋白質附著并不總是破壞測量結果，這使研究變得更具挑戰性。然而，傳感器功能與蛋白質含量之間的相關性仍是一個謎。實驗已經檢測到，即使許多蛋白質附著在其表面上，傳感器的電化學也仍然起作用，這意味著僅存在大量蛋白質并不意味著傳感器將無法運行。研究人員仍然需要探索如何利用表面結構以不干擾測量的方式來引導蛋白質的附著。

使用這種培養皿可以獲得細胞培養的本地信息。孔的底部包含并排放置的44個微觀傳感器。

納米纖維的厚度決定性

Peltola在Micronova工作，該實驗室具有良好的實驗研究設施。盡管不需要實際的無塵室，但檢查成品傳感器必須進行無菌工作。她實驗室的一個櫥柜里裝有各種樣品傳感器供研究，它們的材料結合了不同的碳同素異形體。一旦準備好傳感器材料，就該進行實際實驗了，該實驗將研究神經遞質的測量以及細胞與各種碳表面之間或蛋白質表面之間的相互作用。

在研究碳納米纖維時，Peltola和她的同事們發現了納米纖維的厚度與細胞形狀之間的聯系。這種聯系幫助他們推斷出厚度還影響附著在傳感器表面的細胞，所需的神經細胞或不良的神經膠質細胞。

Peltola認為，在芬蘭科學院進行的為期五年的研究過程中，她的研究可能會發展為動物試驗。即使最終產品投入使用需要十多年的時間，這項研究仍將為神經和醫學研究提供有用和適用的知識，并進一步加深我們對大腦和各種疾病的一般理解。

研究人員在樣品片或移液器納米金剛石的表面上生長碳納米管和纖維。納米纖維和納米管由石墨烯，碳同素異形體制成，而納米金剛石是微觀上小的合成金剛石。

使用這種培養皿可以獲得細胞培養的本地信息，孔的底部包含并排放置的44個微觀傳感器。