“冰敷一下”：这是古老的常识性建议，可以快速缓解疼痛。尽管它很有效，但这种低技术治疗方法受到其体积庞大和不够精确的限制。然而，这种看似粗糙的解决方案现在显示出作为阿片类药物和其他止痛药替代品的潜力。这种替代方案以可植入设备的形式出现——一种直接应用于单根神经的超微型冰袋。该设备植入大鼠体内后产生了止痛效果，表明其在治疗人类术后疼痛或某些其他形式的局部疼痛方面具有效用。
“我们知道冷却疗法有很多治愈能力，”加州大学戴维斯分校的神经科学家 Theanne Griffith 说，她没有参与这项工作。“它已经被使用了几个世纪来治疗疼痛。”
可植入冷却装置的想法并不新鲜，但现有的装置体积庞大且笨重。它们会损伤组织，需要手术移除。西北大学及其同事的研究人员设计的新装置由一种柔软、有弹性的神经状材料制成，称为聚（辛二醇柠檬酸酯），或 POC。植入几周后，这种可溶解的材料会简单地融化在体内。“局部冷却是一种有效的镇痛剂，”Griffith 说。“从概念上讲，这表明你可以以一种真正创新的方式应用这种长期存在的知识。”这项由西北大学的 John Rogers 共同领导的研究于 6 月 30 日发表在《科学》杂志上。
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该系统将微流控技术（液体流经的微小蛇形管）与电子接口相结合，该电子接口通过遥控测量和控制温度，从而控制神经活动，或许有一天允许患者调整设置。冷却来自于管中包含的一种名为全氟戊烷 (PFP) 的化学物质，该物质已被批准用于生物医学领域，作为超声造影剂。另一个腔室包含干燥的氮气。当两种化学物质相遇时，它们会产生所需的低温。该设备仅有几毫米长，像袖口一样包裹着单根神经的一小部分，直接冷却它。可能不需要第二次手术来移除该设备，因为它随后会在体内溶解。
研究人员将该设备植入大鼠的坐骨神经周围，以测试其镇痛潜力。它迅速冷却至 5 摄氏度，有效阻止了神经信号的传递，并在重新加热后恢复。然后，研究人员在患有神经保留损伤 (SNI) 的大鼠身上测试了该设备，SNI 是一种慢性疼痛动物模型，会损伤但不会杀死神经。SNI 手术三周后，两只对照组大鼠表现出对爪子戳刺的更高敏感性。三只接受冷却袖带植入作为 SNI 手术一部分的大鼠，其受损神经通过冷却至 10 摄氏度进行了“治疗”。这使疼痛敏感阈值提高了七倍，恢复到术前水平。
“这种方法很酷——此处并无双关语之意，”加州大学旧金山分校的疼痛研究员 Allan Basbaum 说，他也没有参与这项研究。“它具有启发性；它很有趣。但是关于它在临床环境中的实用性仍然存在许多问题。”
研究人员表示，这些在啮齿动物身上进行的测试需要进一步研究，因为经过治疗的神经束包含神经细胞，这些细胞不仅传递疼痛，还传递其他感觉，以及运动神经和交感神经传递的信号。如果所有这些神经都被沉默，可能会产生麻木（人们报告说非常不愉快）或运动无力等后果。“当你冷却整个神经时，会发生很多事情，”Basbaum 说。
“从好的方面来说，大多数（如果不是全部）神经性疼痛是由异常的神经活动驱动的，”他补充说，指的是神经损伤引起的疼痛类型。“局部麻醉剂非常有效。因此，从理论上讲，如果你将神经冷却到阻断所有传导的程度，你实际上就达到了局部麻醉剂的效果。”
“我最大的疑问是‘那只大鼠到底感觉如何？’疼痛减轻了？麻木了？”Griffith 说。“这将影响它在人类中的应用方式。” 需要对啮齿动物进行更复杂的行为测试来回答这些问题。“人类的疼痛是复杂的；它不仅仅是最初的[神经]信号传递，”Griffith 补充道。“还有中枢[神经系统]处理、情感处理。很高兴看到能够深入研究更高级别疼痛感知的分析。”
这项设备背后的原理在于哺乳动物神经表现出的“有趣特性”：它们的运作水平取决于温度，圣路易斯华盛顿大学的 Matthew MacEwan 说，他是这项新研究的合著者。当冷却到足够程度时，神经会停止发射信号。这正是 Rogers、MacEwan 及其同事正在寻找的。“我们想找到一种方法，通过传递轻微的神经冷却来关闭和阻断疼痛刺激，”他说。
该研究的作者建议，该设备可以在已经涉及特定神经的手术期间植入人体，例如截肢手术，截肢手术通常会导致一种称为幻肢痛的极度痛苦的疾病。但 MacEwan 也设想将其用于更常见的手术，例如膝关节置换术。
仍然必须探讨安全问题。低温可能会随着时间的推移对神经造成损害。“我们没有看到对神经纤维有任何有害影响，”MacEwan 说，“但那是我们想要进一步探索的领域——延长冷却时间并确保传递是安全且可逆的。”
Griffith 补充说，“你会想看看在损伤神经之前我们可以传递多少冷却。我不确定，但 5 摄氏度已经相当冷了。”
Basbaum 说，这项技术虽然很有前景，但还需要进一步发展，以研究其潜在的副作用，以及如何在其他应用中使用它。“我们还没有达到那个程度，”他说。“这不能取代吗啡。”