藥物,似乎是目前治療疾病的首選方式。人類一直幻想,如果某一天有一款植入式設(shè)備可以讓患者對(duì)藥物不再依賴,那將多么理想。如今,夢(mèng)想正變成現(xiàn)實(shí)。近日,在英國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院的年度論壇講座上,紐約范斯坦研究所負(fù)責(zé)人凱文·特雷西教授透露,研究人員在用電極神經(jīng)刺激替代化學(xué)藥物方面已經(jīng)邁出了第一步。
未來(lái)醫(yī)療健康領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)
“植入”這個(gè)詞在醫(yī)學(xué)界已經(jīng)被廣泛使用,并且都是以拯救生命、修補(bǔ)殘疾為前提的,比如心臟起搏器、腦神經(jīng)刺激器以及人工耳蝸等。這些成熟的醫(yī)療技術(shù),均已在現(xiàn)實(shí)生活中得以普遍應(yīng)用。
早在4年前,3歲聾童格雷森·克萊姆普接受了全美首例兒童輔助聽覺(jué)芯片植入腦干的手術(shù),第一次聽見(jiàn)了聲音;2008年,當(dāng)另一塊芯片植入到芬蘭人特霍的視網(wǎng)膜后,40歲的他10年來(lái)第一次能夠看見(jiàn)和辨認(rèn)一些物體,不僅讀出了大字體印刷的字母,還認(rèn)出了自己的親人。
幾乎所有腫瘤患者都害怕阿片類藥物,不希望自己對(duì)其產(chǎn)生依賴。對(duì)此,英國(guó)科學(xué)家宣稱,他們正在研發(fā)一種醫(yī)用植入設(shè)備,醫(yī)生將能對(duì)腫瘤生長(zhǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤,需要投遞多少藥物、投在哪里也將更有針對(duì)性。這對(duì)醫(yī)生和患者都具有很強(qiáng)的吸引力。
心腦血管疾病、糖尿病、癌癥、慢性呼吸系統(tǒng)疾病等常見(jiàn)慢性病已經(jīng)成為主要的致死原因。由于慢性病病程頑固,治療依賴于長(zhǎng)期按時(shí)用藥,給患者的生活帶來(lái)了極大不便。如何擺脫長(zhǎng)期用藥給患者帶來(lái)的痛苦,是各國(guó)科學(xué)家一直努力研發(fā)的目標(biāo)。英國(guó)制藥巨頭葛蘭素史克的科學(xué)家近日宣布,未來(lái)幾年將研發(fā)出一種可以治療慢性病的微型可植入設(shè)備。這類設(shè)備一旦研發(fā)成功,或?qū)槁圆≈委煄?lái)重大突破,甚至可以使患者逐步擺脫對(duì)藥物的依賴?梢哉f(shuō)將這類技術(shù)應(yīng)用到慢性疾病治療領(lǐng)域,是未來(lái)醫(yī)療健康領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
中國(guó)在自主研發(fā)上并未落后
治療帕金森病,大多數(shù)患者首先考慮的是藥物治療。上世紀(jì)60年代末期,為避免長(zhǎng)期服藥帶來(lái)的藥效降低,醫(yī)生們通過(guò)外科手術(shù)在大腦中植入電極來(lái)控制顫抖。
腦深部電刺激術(shù)被稱為“腦起搏器”,是頂尖科技應(yīng)用于臨床的典型代表。1995年,美敦力公司研發(fā)的第一代大腦起搏器投入臨床試驗(yàn),用以治療原發(fā)性震顫與帕金森震顫。很快,作為一種新的治療方法,大腦起搏器在全球范圍內(nèi)流行。
上世紀(jì)90年代末,我國(guó)即開始引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù),但美國(guó)公司對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的獨(dú)家壟斷,導(dǎo)致設(shè)備價(jià)格居高不下,臨床推廣緩慢。
在科技部的支持下,清華大學(xué)、品馳醫(yī)療科研團(tuán)隊(duì)先后自主研制出單通道、雙通道和可充電等系列化腦起搏器,成功地打破了美國(guó)的技術(shù)壟斷。據(jù)北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科教授張建國(guó)介紹,國(guó)產(chǎn)化的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)產(chǎn)品,不僅在價(jià)格上大幅度下降,更在技術(shù)上體現(xiàn)出后發(fā)優(yōu)勢(shì),遠(yuǎn)程程控、變頻刺激、3.0T核磁兼容等一項(xiàng)項(xiàng)創(chuàng)新已經(jīng)開始走在世界前列。
國(guó)際上現(xiàn)有的腦起搏器尚不能和高場(chǎng)強(qiáng)核磁掃描良好地相容,但清華大學(xué)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任李路明教授卻透露,研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)明了基于碳納米材料薄膜等包裹的新電極結(jié)構(gòu)。這意味著,未來(lái)在核磁設(shè)備下,清華腦起搏器能正常工作,患者可以放心地做核磁共振檢查。目前,這一產(chǎn)品正處于臨床試驗(yàn)階段。
中國(guó)科研人員不僅在“大腦”上有所作為,在“人工心臟”上也大顯身手。日前,從北京大學(xué)第三醫(yī)院傳來(lái)令人振奮的好消息。中國(guó)自主研發(fā)制造的“人工心臟”或?qū)⒋蚱莆鞣絿?guó)家的壟斷,而使更多中國(guó)人有條件接受這種治療,從而獲得生命的延續(xù)。
植入型設(shè)備明顯比穿戴型設(shè)備更方便攜帶,但是帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題,也是最大問(wèn)題就是拆裝變得極為不便,因?yàn)闊o(wú)論是將電池放入體內(nèi),還是頻繁地將這些設(shè)備從體內(nèi)取出補(bǔ)充能量都是不現(xiàn)實(shí)的。能否解決好這個(gè)問(wèn)題,會(huì)決定這個(gè)行業(yè)能否健康的發(fā)展。
針對(duì)這一問(wèn)題,美國(guó)馬薩諸塞州德雷珀實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種能夠生物降解的電池。只要將其植入身體的內(nèi)部即可產(chǎn)生能源,并且可以傳輸?shù)剿枰牡胤饺,之后可自?dòng)融化。這種發(fā)明無(wú)疑推進(jìn)了可植入智能設(shè)備的進(jìn)程。
無(wú)獨(dú)有偶,加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校和康涅狄格大學(xué)的一組研究人員設(shè)計(jì)研發(fā)的,由人類蛋白質(zhì)分層的石墨烯電極組成的“生物超級(jí)電容器”新型儲(chǔ)能系統(tǒng),可以讓植入式醫(yī)療器材不再依賴電池供能。另外,其他研究包括利用人體內(nèi)的葡萄糖為可植入設(shè)備提供動(dòng)力。比如馬鈴薯電池,盡管體積很小,但卻更為先進(jìn)。
國(guó)外有了新的研究成果,中國(guó)也不會(huì)落后的。近日,中國(guó)復(fù)旦大學(xué)研發(fā)了一款可植入人體靜脈的輕型發(fā)電機(jī)。據(jù)悉,該發(fā)電機(jī)基于纏繞在聚合物核心上有序排列的碳納米管,由纖維狀流體納米器負(fù)責(zé)相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而通過(guò)纖維分層獲得血液流動(dòng)梯度力。雖然這一技術(shù)還處于早期階段,但他們已經(jīng)在青蛙體內(nèi)植入該設(shè)備,實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為理想。由于該發(fā)電機(jī)的安全保障性極高,未來(lái)或?qū)⒂糜谂R床,為植入醫(yī)療設(shè)備技術(shù)貢獻(xiàn)一份力量。
經(jīng)過(guò)多年的研究,業(yè)界專家普遍認(rèn)為可植入設(shè)備是可行的,但由于外科手術(shù)水平和個(gè)體差異的影響,對(duì)于植入式電子設(shè)備,任何醫(yī)療設(shè)備都不能保證100%的安全。
據(jù)中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)用芯片設(shè)計(jì)室的專家介紹,可植入設(shè)備是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域,涉及到生物醫(yī)學(xué)工程、微電子學(xué)、醫(yī)學(xué)等,各方面的專家需要通力解決芯片體積大、電池壽命短、生物相容性以及免疫排斥反應(yīng)等問(wèn)題?梢悦鞔_的是,“在正常使用范圍和安全期限內(nèi),可植入設(shè)備是很安全的”。
隨著植入醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,其可支持的領(lǐng)域也將越來(lái)越多。雖然短期內(nèi)其安全性會(huì)受到廣泛質(zhì)疑,但依然可以相信,這些技術(shù)和設(shè)備必將成為未來(lái)臨床醫(yī)療的重要組成部分。