美国 MasterBond 胶水
EP3HTSMed 新型微通道阵列用于评估潜在修复神经再生
应用程序
机器人技术的最新进展已被用于改善人类假肢装置的功能和效用
截肢(PWA)。尽管取得了进步，但在实现使用者和假肢装置之间真正的仿生功能方面，上肢和下肢假肢的集成仍然面临许多挑战理想的假肢应该具有双向神经通信——来自用户的现有神经信号可以被解读并发送到设备上，从而驱动设备，而设备上的传感器将信号发送回用户的神经系统，提供感官反馈。长期疗效还要求该装置具有高生物相容性，使神经再生，并对剩余的神经纤维和周围组织造成有限的病理。
更简单的设备是低分辨率和利用皮肤表面肌电图(EMG)捕捉和处理来自受影响肢体残馀肌肉纤维的信号，从而实现与假肢设备的通信;这些技术提供了有限的生物空间分辨率，限制了用户界面的直观性。其他利用植入式微阵列的设备提供了高分辨率，因为它们可以测量来自单个神经单元的信号;然而，这些装置的临床疗效有限，因为界面的机械刚度会导致神经纤维的损伤。该领域的最新进展是探索再生微通道周围神经接口，提供具有高度分辨率和选择性的感觉和控制通信，同时采用机械柔性接口材料来支持现有神经的健康。
先前的研究表明，通道的大小和几何形状可能通过慢性炎症和机械压迫对现有神经的健康和增殖产生负面影响。作者Maimon等人试图设计和测试一种具有16-20个通道的新型微通道阵列，并评估神经再生的程度
这对这些设备的长期疗效至关重要。主动和被动两种类型都进行了测试，其中一种主动类型包括轴向胶原支架，假设它允许更大的神经增殖，同时最大限度地减少不相容性和炎症反应。在多大程度上，输入信号应用于神经导致肌肉放电与肌电图数据一起评估。利用免疫荧光测定微阵列通道内运动神经再生的程度。制造的设备使用Master Bond EP3HTSMed，这是一种USP VI级认证的高导电环氧树脂，用于医疗设备组装。
关键参数及要求
用于植入医疗器械结构的粘合剂和密封剂必须符合严格的生物相容性和毒性要求。美国药典(USP)有严格的规程，在医疗器械中使用任何塑料、橡胶、粘合剂或密封剂之前必须经过严格的规程——根据产品的性质，必须满足不同的要求。在USP的要求中，VI类认证是最严格的，要求进行测试以确保材料或其渗滤液不会对受试者产生系统性毒性。该试验方案要求用合适的溶剂(如聚乙二醇或氯化钠溶液)提取试验材料，然后将该提取物静脉注射和皮内注射到试验动物体内。在规定的时间内，监测试验动物的各种症状，这些症状可能表明潜在的全身毒性。此外，产品材料本身将植入，随后观察毒性迹象。用于植入微阵列设备结构的任何粘合剂或密封剂必须符合USP VI类要求。作者选择了Master Bond EP3HTSMed，它被认证为符合USP VI类。
作者在构建微阵列器件时采用了标准的制造方法使用光刻技术将SU-8模具定义在硅片上，然后将一层200微米的聚二甲基硅氧烷(PDMS)自旋涂覆在模具上，然后进行热固化。去除自旋涂层的PDMS层，重复此过程以创建多个PDMS层，然后堆叠，对齐和粘合。金属示踪集成到带状电缆中，通过经皮端口将阵列中的每个电极电连接到外部记录和刺激设备。Master Bond EP3HTSMed是一种符合USP VI级要求的银填充导电环氧树脂，用于固定和密封与带状电缆通孔的电气连接。Pin-grid阵列(PGA)技术用于连接微通道阵列、键合垫和带状电缆，所有连接都使用Master bond EP3HTSMed完成，最终接口嵌入硅胶中。
图1包括各种组件组件以及最终结构的图像。
图1所示。装配有Pt电极的SU-8微通道阵列(a)，阵列电极和带状电缆之间的电气连接采用PGA技术(b)，系统概述包括微通道阵列，带状电缆和经皮端口1
除了USP VI级生物相容性要求外，用于此类应用的环氧树脂体系必须具有高导电性，以提供良好的电气连接。Master Bond EP3HTSMed是一种导电的银填充环氧树脂体系，具有极低的体积电阻率，<0.001欧姆-厘米。该环氧树脂体系具有高抗剪强度和方便快速的固化时间表。Master Bond EP3HTSMed是一种单组件系统，在室温下具有无限的工作时间，可在300°F的温度下在20-40分钟内进行轻松组装和快速固化。
结果
将该装置植入实验动物、大鼠和雪貂体内5个月后，作者利用肌电图记录和免疫荧光进行了测试，以确定通道内神经再生的程度。所讨论的工作采用更大的通道，200µm，试图避免在再生过程中包裹生长轴突的结缔组织厚层的收缩;在先前发表的使用110 μ m通道的研究中报道了这种不利影响他们发现，通道大小的增加并没有显示轴突数量的显著增加，也没有解决装置周围胫神经纤维再生的问题。这表明，在神经再生过程中，由异物或其产生的机械压力引起的慢性炎症是与几何无关的。在一个结构中使用的轴向胶原支架在抑制神经瘤形成方面没有显示出任何益处，这表明在五个月的神经再生期间，这种材料仍然被解释为异物。这项工作为理解仿生假肢背景下的神经再生提供了重要信息，并为该领域未来研究的设计提供了额外的见解。
References
1 Maimon, B., Zorzos, A. N., Song, K., et al. (2016). Assessment of Nerve Regeneration through a Novel Microchannel Array. International Journal of Physical Medicine and Rehabilitation. 4:2. DOI: 10.4172/2329-9096.1000332
