世界上最小的光学植入式生物设备

日本研究人员描述了一种新的植入式设备，其尺寸不大于硬币的宽度，可用于控制大脑模式。该装置可在AIP Advances中读取，将红外光转换为蓝光以控制神经活动，是最小和最轻的无线光学生物设备。

几个世纪以来，人们都知道化学物质可以改变神经行为。光遗传学领域证明，神经行为也可以仅用光来改变。现在已知光可以激活大脑中的某些蛋白质来改变大脑模式。因此，科学家已经植入光学装置，仅使用特定波长的光作为刺激来成功控制啮齿动物的行为。然而，这些装置通常体积庞大，类似于戴着橄榄球头盔或更重的东西，并且会给动物带来不适和痛苦。

奈良科学技术研究所(NAIST)的副教授Takashi Tokuda一直在研究使植入式光学器件小型化的方法。

“尺寸始终是挑战。没有人喜欢大型植入物，”他说。

可植入装置的小型化受到对电磁学的依赖性的阻碍。在这种装置中，电压和电流都随着尺寸的减小而减小，从而限制了功率。另一方面，在依赖于光伏器件的器件中，电压随着尺寸减小而保持不变。

Tokuda研究团队制造的新器件采用互补金属氧化物半导体来控制光伏发电。“我们将两组光伏电池集成到半导体芯片上。整合了10个电池供电，7个电池用于偏置，”他说。

该器件包括一个InGan LED芯片，可使器件发出蓝光。然而，该装置的一个更显着的特征是它可以用红外光激活。红外线用于许多光疗法，因为它可以穿透身体深处，而蓝光不能比表面深得多。因此，该装置可以植入身体几厘米。

该设备的体积和重量仅为1 mm 3和2.3 mg，几乎比任何其他报告设备高出一个数量级，这使得Tokuda称其为“世界上最小的无线光学神经刺激器”。

与此同时，Tokuda承认该设备在充分发挥其潜力之前需要进行修改。

“该装置仅适用于脉冲刺激，每次刺激需要充电时间。大多数光遗传学使用多个脉冲。我们需要提高功率接收和转换效率，”他说。