2023-10-19 マサチューセッツ工科大学(MIT)
◆光ファイバーは柔軟で体と一緒に伸び縮みします。これらの光ファイバーは実験ツールとして使用され、動物モデルで末梢神経障害の原因と潜在的な治療法を探るために科学者によって使用される予定です。
◆末梢神経痛は、脳と脊髄外の神経が損傷されると起こり、影響を受けた肢体でのチクチク感、しびれ、痛みを引き起こします。この新しい繊維は、痛みが関与する場合、運動を制約しないため、研究者が脊髄損傷と回復を研究できるとしています。
◆光ファイバーは、光に反応する神経を遺伝子工学的に操作し、神経がどのように機能し、周囲とどのように相互作用するかについての情報を提供できます。
<関連情報>
- https://news.mit.edu/2023/soft-optical-fibers-nerve-related-pain-1019
- https://www.nature.com/articles/s41592-023-02020-9
疲労に強いハイドロゲル光ファイバーが、運動中の末梢神経オプトジェネティクスを可能にする Fatigue-resistant hydrogel optical fibers enable peripheral nerve optogenetics during locomotion
Xinyue Liu, Siyuan Rao, Weixuan Chen, Kayla Felix, Jiahua Ni, Atharva Sahasrabudhe, Shaoting Lin, Qianbin Wang, Yuanyuan Liu, Zhigang He, Jingyi Xu, Sizhe Huang, Eunji Hong, Todd Yau, Polina Anikeeva & Xuanhe Zhao
Nature Methods Published:19 October 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41592-023-02020-9
Abstract
We develop soft and stretchable fatigue-resistant hydrogel optical fibers that enable optogenetic modulation of peripheral nerves in naturally behaving animals during persistent locomotion. The formation of polymeric nanocrystalline domains within the hydrogels yields fibers with low optical losses of 1.07 dB cm-1, Young’s modulus of 1.6 MPa, stretchability of 200% and fatigue strength of 1.4 MPa against 30,000 stretch cycles. The hydrogel fibers permitted light delivery to the sciatic nerve, optogenetically activating hindlimb muscles in Thy1::ChR2 mice during 6-week voluntary wheel running assays while experiencing repeated deformation. The fibers additionally enabled optical inhibition of pain hypersensitivity in an inflammatory model in TRPV1::NpHR mice over an 8-week period. Our hydrogel fibers offer a motion-adaptable and robust solution to peripheral nerve optogenetics, facilitating the investigation of somatosensation.
