物理科學：一種安全的光纖，用於將光和藥物輸送到體內！
賓夕法尼亞州立大學材料研究所的電氣工程師和生物材料工程師合作的最新工作是一種靈活的，可生物降解的光纖，可以為醫療應用提供光線。
將光傳遞到體內的能力對於激光手術，藥物激活，光學成像，疾病診斷和光遺傳學是重要的，光遺傳學是光用於操縱大腦中神經元功能的實驗領域。然而，將光傳遞到身體中是困難的，並且通常需要植入由玻璃製成的光纖。
賓夕法尼亞州立大學生物醫學工程教授Jian Yang說：“問題在於可見光只能穿透到一定深度，甚至可能達到數百微米。”“近紅外光可能能夠穿透幾毫米到一釐米，但這還不足以看到發生了什麼。”
目前，人們使用玻璃纖維在深處進入生物組織，但是玻璃很脆並且不可生物降解。如果植入，它可以破壞和損壞組織。研究人員開始關注柔性聚合物纖維作為解決方案。
楊先生之前發明了一種基於檸檬酸鹽的聚合物，檸檬酸鹽是一種天然存在的新陳代謝關鍵成分，他作為生物醫學應用的一般平臺開發，例如用於骨固定的可生物降解骨螺釘，用於組織工程的支架和用於提供時間釋放的治療藥物的納米顆粒。現在，他與賓夕法尼亞州立大學電氣工程教授劉志文合作，使用楊的檸檬酸鹽基聚合物製造了一種用於體內光傳輸的階躍折射率光纖。
階躍折射率光纖具有透射光的芯材料和保護芯部並保持光線逃逸的包層。Yang的實驗室對聚合物進行製造和測試，然後將其送到Liu的實驗室變成纖維。一旦光纖經過測試和微調，楊的實驗室將光纖植入生物組織進行測試。“目前的工作展示了第一種基於檸檬酸鹽的柔性可生物降解聚合物階躍折射率纖維，”博士丁丁英說。楊的學生。Shan是Biomaterials雜誌最近發表的一篇論文的共同第一作者，該論文描述了他們的工作。
“使用基於檸檬酸鹽的聚合物可以對核心和包層之間的折射率差異進行超細調整，”最初的作者Chenji Zhang博士補充道。畢業於劉的小組。
由於芯和包層具有相同的機械特性，因此光纖可以彎曲和拉伸而不會使層分開，就像不同的材料一樣。這兩種物質也會在體內以相似的速率生物降解，沒有傷害。
“我們相信這種新型可生物降解，生物相容且低損耗的階躍折射率光纖可以促進器官規模的光傳輸和收集，”Shan說。“並且它將成為各種生物醫學應用的有利工具，需要光傳輸，成像或傳感，”Shan說。
“這種新型纖維創造了一個透明的窗口，用於窺視渾濁的組織，並且可以為成像提供新的機會，”劉說。作為初步步驟，該團隊首先測量光纖的光傳播特性，然後使用此信息來演示通過光纖傳輸的圖像。
“因為這種材料是無毒和可生物降解的，所以檸檬酸鹽基纖維可以長時間留在體內，而不需要進行第二次手術去除它，”楊說。“除了傳感和成像，我們還可以添加治療化學品，藥物或生物分子用於疾病治療。”
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