大腦類疾病一直都很難治愈，由于大腦的特殊性，因此在治療時(shí)需格外謹(jǐn)慎，經(jīng)醫(yī)用設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)“很多大腦失調(diào)是由不平衡的神經(jīng)活動(dòng)造成的”，西雅圖華盛頓大學(xué)( University of Washington, Seattle)的林麗( Lih Lin)說。“通過醫(yī)療器械操縱特定神經(jīng)元可使之恢復(fù)到正常活動(dòng)水平”。

盡管各有缺陷，但人工刺激大腦的方法早已存在。在帕金森癥治療中，深部腦刺激法(Deep brain stimulation)被用來觸發(fā)腦細(xì)胞活性及防止引起輕度顫抖的異常信號(hào)，然而植入所需電極是極具侵害性的。經(jīng)顱磁刺激治療法( Transcranial magnetic stimulation)可從大腦外部刺激腦細(xì)胞，但由于不能準(zhǔn)確定位，所以大腦同時(shí)受到大面積影響。光遺傳學(xué)的研究員們通過光控制轉(zhuǎn)基因腦細(xì)胞，但也因?yàn)檫@些(基因)重組，該技術(shù)并不認(rèn)為對(duì)人體安全。

目前林( Lih Lin)的團(tuán)隊(duì)提出了一種替代方案，即應(yīng)用量子點(diǎn)——直徑僅為幾納米的光敏半導(dǎo)體粒子。

首先，他們?cè)诓紳M量子點(diǎn)的薄膜上面培養(yǎng)前列腺癌細(xì)胞。癌細(xì)胞細(xì)胞膜置于量子點(diǎn)旁邊。接著，該團(tuán)隊(duì)將光照在納米粒子上面。光的能量激發(fā)量子點(diǎn)內(nèi)電子，使周圍區(qū)域帶有負(fù)電。通過電壓介導(dǎo)，引發(fā)部分癌細(xì)胞離子通道的開放從而允許離子自由出入細(xì)胞。在神經(jīng)細(xì)胞中，開放離子通道是產(chǎn)生動(dòng)作電位的關(guān)鍵一步——大腦內(nèi)的細(xì)胞通過該信號(hào)溝通。若電壓變化足夠大，便能產(chǎn)生動(dòng)作電位。在林( Lih Lin)的團(tuán)隊(duì)反復(fù)運(yùn)用神經(jīng)細(xì)胞試驗(yàn)后，他們發(fā)現(xiàn)刺激量子點(diǎn)將會(huì)引起離子通道開放及神經(jīng)細(xì)胞放電。

對(duì)人類而言，量子點(diǎn)需要被運(yùn)到腦組織。林( Lih Lin)聲稱，這點(diǎn)完全不是問題。“其顯著優(yōu)勢(shì)是它們表面可進(jìn)行各種分子重組，”，她說道。這些分子可附在量子點(diǎn)上來準(zhǔn)確定位特殊腦細(xì)胞及通過靜脈注入。

關(guān)鍵困難在于把光源傳送進(jìn)大腦中。因此，林( Lih Lin)猜想該技術(shù)應(yīng)首次應(yīng)用于激活視網(wǎng)膜細(xì)胞，而后者自然吸收光線。從事研究視網(wǎng)膜疾病的合作者弗雷德.雷克( Fred Reike)說道，量子點(diǎn)因其直接影響離子通道而在此領(lǐng)域具有巨大的潛力，其中離子通道對(duì)視覺信號(hào)途徑起著關(guān)鍵作用。

“量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，”英國(guó)利茲大學(xué)的凱文. 克徹莉( Kevin Critchley)贊成道，并補(bǔ)充將存在諸如潛在毒性問題等局限。

“根據(jù)先前的研究成果，我們十分看好此技術(shù)幫助我們解答生物問題的潛力，并最終能夠診斷和治療人類疾病，”林( Lih Lin)說。

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