研究员 Ben Maoz 在一次散步时，与手外科医生 Amir Arami 聊天，Maoz 产生了一个想法。他说，他的朋友和同事 Arami 曾抱怨说，大约一半的患者在手部神经或皮肤受到创伤后会永久性地失去感觉。Maoz 是特拉维夫大学生物医学工程系和神经科学学院的教职员工，他认为他可以利用他实验室的技术来开发解决方案。“我说，‘好的，接受挑战’，”Maoz 说。
结果已发表在 2021 年 6 月的《ACS Nano》杂志上，这可能会改变全球创伤患者的生活。在一项概念验证研究中，Maoz 和他的同事们表明，一种由生物相容性材料制造的微型植入式传感器恢复了大鼠后脚的触觉，并提出该技术可用于帮助恢复神经损伤患者的触觉。
这种名为集成式触觉摩擦纳米发电机（TENG-IT）的自供电传感器利用摩擦力在两个大小约等于铅笔橡皮擦的板之间产生静电荷。在人体中，该传感器将植入皮下，例如植入在感觉迟钝的手指下方。当这两个平行板受到挤压时（例如，手指压在桌子上触发），它会向一个称为袖带电极的植入设备发送电脉冲，该设备将信号传输到最近的功能神经。神经将脉冲传输到大脑，大脑将其解读为触觉压力。电信号的强度与设备上施加的压力大小相关，使用户能够感知不同程度的压力。
以色列理工学院纳米技术和生物医学工程教授 Hossam Haick（未参与该研究）表示，科学家们可以将这项技术应用于远超当今大多数类似设备所涉足的机器人领域。“他已经为人类实现了这一点，这是一个重大突破。”
恢复触觉
近 3% 的创伤患者遭受周围神经损伤，这可能导致慢性疼痛、残疾和身体末梢感觉丧失。感觉丧失增加了患者烧伤和受伤的风险，因为他们对温度、疼痛和压力不敏感。许多周围神经损伤患者报告称，这种病症严重降低了他们的生活质量。
尽管存在神经修复手术，但许多患者要么无法获得所需专科治疗，要么术后感觉未能完全恢复。即使外科医生恢复了手或脚的运动功能，触觉也可能永久丧失。在特拉维夫 Sheba 医疗中心专门从事周围神经手术的手和骨科外科医生 Arami 表示：“如果我们修复了肌腱和运动功能，但感觉仍然存在问题，从功能的角度来看，[患者]将受到很大限制。”
Maoz 说：“这个特定项目从第一天起就面向临床且以患者为中心。”他认为，研究人员和临床医生之间的合作对于产生可直接造福人类的结果至关重要，并补充说，如果不是与 Arami 讨论过这个问题，他永远不会了解感觉丧失的问题。“研究人员可以做出惊人的事情，但有时他们不知道需要做什么才能使其真正适用，”Maoz 补充道。
科学家们认为 TENG-IT 可能是那些饱受手部和其他身体部位衰弱性感觉丧失困扰的人的实用解决方案。首先，它由低成本材料制成，可以安全地植入人体。最重要的是，不需要电池。“这个故事的关键在于……这些传感器是自供电的，”Maoz 说，这“允许你基本上把它植入皮下，然后忘记它。”该团队需要进一步研究该设备在人体内的长期耐用性。但到目前为止，他们已经证明，在半百万次模拟的“手指敲击”后，TENG-IT 的表现完全正常，在此过程中，科学家们对设备施加了重复的压力脉冲。
现在，Maoz 和他的同事们正在努力改进 TENG-IT，以便用户不仅能感知压力，还能感知温度和疼痛。虽然恢复的感觉不会完全复制原始感觉，但大脑出色的可塑性可以帮助弥合这一差距。Maoz 说，随着时间的推移和反复刺激，大脑将学会正确地将 TENG-IT 的信号解读为感觉，从而使患者产生与受伤前非常相似的感觉。
该团队还需要数年时间才能在人体临床试验中测试这项技术，但 Maoz 对 TENG-IT 的优雅和简洁将加快这一进程表示乐观。他说，他的实验室致力于尽快将这项技术送到有需要的患者手中。“它很容易制造，我们希望很快就能大规模生产。”
