7月1日，大連理工大學(xué)運(yùn)載學(xué)部工程力學(xué)系、工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)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(guò)液體汽化冷卻實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)傳導(dǎo)阻滯，可用于替代阿片類止痛藥以達(dá)到無(wú)損傷的精準(zhǔn)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(duì)未來(lái)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(wèn)題之一，通過(guò)局部冷卻形成可逆性神經(jīng)阻滯，不僅可以達(dá)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(lái)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(shí)施，往往很難達(dá)到精準(zhǔn)的冷卻效果，在實(shí)際應(yīng)用中存在著很大的局限性。

針對(duì)上述業(yè)界特別關(guān)注的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(zhǔn)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(guò)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(shí)借助全氟戊烷（PFP）液體的汽化吸熱，實(shí)現(xiàn)了在特定部位提供精準(zhǔn)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(guò)傳感器電阻變化實(shí)時(shí)獲得溫度反饋，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jì)使得該設(shè)備可以形成自卷曲結(jié)構(gòu)，無(wú)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(gè)性化需求在規(guī)定的時(shí)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(lái)的痛苦，可以很好地滿足患者在長(zhǎng)時(shí)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(shì)。

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(jì)，該設(shè)備還實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)組織的精準(zhǔn)無(wú)損冷卻，有效阻滯了痛覺傳導(dǎo)（圖2）。

相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)（圖3）證實(shí)，該設(shè)備能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)低溫調(diào)控，并能很好地抑制神經(jīng)活動(dòng)。長(zhǎng)期觀察表明，復(fù)溫后神經(jīng)活動(dòng)迅速恢復(fù)正常，且不會(huì)產(chǎn)生任何副作用。該設(shè)備同樣可對(duì)自由活動(dòng)的動(dòng)物模型提供優(yōu)異的按需鎮(zhèn)痛效果。通過(guò)對(duì)動(dòng)物模型進(jìn)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(gè)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(shí)，生物實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)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(tuán)隊(duì)，先后入選國(guó)家級(jí)青年人才、遼寧省“興遼英才計(jì)劃”青年拔尖人才、大連市杰出青年科技人才等。（來(lái)源：大連理工大學(xué)）