近日,美國密歇根州立大學(xué)劉心悅實驗室和紐約州立大學(xué)賓漢姆頓分校饒思圓實驗室在Nature Methods發(fā)表了題為“Fatigue-resistant hydrogel optical fiber enables peripheral nerve optogenetics during locomotion“的研究論文。
光遺傳學(xué)optogenetics是指借助遺傳學(xué)手段,將對光有響應(yīng)的通道蛋白表達在特定細胞群中,僅僅用光線就能夠激活或抑制神經(jīng)元。這項技術(shù)讓研究者們對大腦的運作擁有了前所未有的認知和控制。然而除了大腦之外,光遺傳學(xué)在外周神經(jīng)的應(yīng)用卻充滿了挑戰(zhàn)。
作者研發(fā)了一種柔軟、可反復(fù)拉伸的水凝膠光纖。如果將這種柔性光纖植入體內(nèi),不僅能夠有效的把光信號傳輸?shù)?/span>運動情況復(fù)雜的外周神經(jīng),同時并不影響實驗動物持續(xù)的正常運動。在實驗動物正常自然行為學(xué)的狀態(tài)下, 作者通過光遺傳學(xué)實現(xiàn)了對外周神經(jīng)刺激和抑制。
光遺傳學(xué)很難運用在外周神經(jīng)上。一方面,外周神經(jīng)的結(jié)構(gòu)和回路更加復(fù)雜多樣;另一方面,在動物正;顒又,外周神經(jīng)會隨著身體有反復(fù)的位移和較大的變形。因此很難將光線穩(wěn)定傳輸至特定外周神經(jīng)位置。
傳統(tǒng)的硬質(zhì)光纖材料,比如二氧化硅纖維,模量在10^9 Pa以上。由這種傳統(tǒng)的光纖材料組成的導(dǎo)光設(shè)備可能在反復(fù)的位移和變形過程中,對生物軟組織造成傷害。另外,在外周器官和軀體四肢內(nèi)植入硬質(zhì)設(shè)備可能會阻礙身體的正;顒雍妥匀恍袨椤
圖四. 通過水凝膠光纖可以抑制NpHR老鼠的慢性疼痛
總而言之,抗疲勞水凝膠展示了在身體運動過程中向外周神經(jīng)傳導(dǎo)光的一種可能。在未來,作者還在探索其他的材料設(shè)計和功能。比如,將這種水凝膠光纖和電生理學(xué)的柔性電極結(jié)合,實現(xiàn)光學(xué)控制和電學(xué)測量。另外,這種光纖不僅可以將光傳送到特定神經(jīng)進行光遺傳學(xué)刺激,還可以通過使用離子和神經(jīng)遞質(zhì)的熒光指示劑從神經(jīng)中提取光進行光學(xué)記錄。這種水凝膠光纖和光遺傳學(xué)聯(lián)用的方法也可以用于外周神經(jīng)以外的其他器官,比如心臟和腸道。柔性光纖潛在也有非常廣泛的臨床應(yīng)用,比如治療感覺障礙,慢性疼痛和中風(fēng)后運動恢復(fù)等。
原文鏈接:http://doi.org/10.1038/s41592-023-02020-9
紐約州立大學(xué)饒思圓課題組招聘博士生、博士后
課題組簡介
饒思圓,現(xiàn)為生物醫(yī)學(xué)系助理教授,饒教授2015年獲得北京航空航天大學(xué)材料物理與化學(xué)博士學(xué)位,2016-2020年在MIT RLE和Simons Center for Social Brain從事博士后研究,榮獲NIHK99/R00 、NSF CAREER, Air Force Young Investigator Program, BBRF等項目資助。課題組網(wǎng)站:www.syraolab.com。饒教授目前研究興趣集中于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域工具的開發(fā)(neuroengineering technology),包括但不限于使用磁性材料、soft materials、nanomaterials.
崗位要求
1. 具有化學(xué)、材料學(xué)、生物工程、電子工程、神經(jīng)科學(xué)、基因工程或相關(guān)學(xué)科的碩士/理學(xué)學(xué)士學(xué)位背景(博士生)和上述學(xué)科科研背景的博士學(xué)位或即將博士畢業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生(博士后)。電生理(patch-clamp)和神經(jīng)科學(xué)經(jīng)驗為加分項。
2. 具有高質(zhì)量的研究成果(博士后)或?qū)嶒炇已芯拷?jīng)歷(博士生)
3. 良好的獨立工作能力和科研鉆研精神
3. 良好的溝通和書寫表達能力
聯(lián)系方式
有意者請將簡歷(包括研究成果列表)、cover letter和三名推薦人聯(lián)系方式發(fā)送到饒教授工作郵箱(syrao@binghamton.edu),近期將進行初步篩查后進行視頻面試
密歇根州立大學(xué)劉心悅課題組招聘博士后、博士生
學(xué)校簡介
密歇根州立大學(xué)(Michigan State University, MSU),坐落于密歇根州東蘭辛市,是一所世界一流的公立研究型大學(xué)。密歇根州立大學(xué)是美國大學(xué)協(xié)會成員(AAU),十大聯(lián)盟成員(Big Ten),被譽為“公立常春藤”。密歇根州立大學(xué)擁有超過30位美國科學(xué)院、工程院、教育學(xué)院院士,2名諾貝爾獎得主。密歇根州立2024 US News美國排名第60名,公立大學(xué)排名第28名,材料工程專業(yè)排名第48名。
導(dǎo)師簡介
劉心悅于2023年8月加入MSU化工材料系擔任助理教授。2021年獲MIT機械工程博士學(xué)位,2022年至2023年于MIT從事博士后研究。她在水凝膠、活性材料等方向上的有一系列代表性和高影響力的工作,先后在Nature Chemical Biology、Nature Communications、PNAS、Advanced Materials、Materials Today等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文,論文總引用次數(shù)超過3700。獲得過Forbes U30, Mechanical Engineering Rising Stars, MRS Graduate Student Awards 等獎項。課題組介紹課題組未來將著眼于軟材料在能源和健康方面的應(yīng)用。課題組網(wǎng)站:https://xinyueliu.net/
招聘方向
包括但不限于高分子材料的合成或加工,生物材料和器件,軟物質(zhì)力學(xué),機械工程等。近期的研究興趣和研究課題主要著眼于軟材料和力,光,細菌和其他物質(zhì)的相互作用。博士研究生申請者需要滿足學(xué)校的英語條件。歡迎感興趣的同學(xué)發(fā)送簡歷和郵件至xyliu@msu.edu。
- 安農(nóng)大陳玉霞教授團隊 AFM: 具有高機械強度、抗疲勞性和離子電導(dǎo)率的多功能絲瓜海綿水凝膠用于監(jiān)測人體生命體征 2025-04-05
- 吉林大學(xué)王貴賓教授團隊 Nano Lett. : 高彈性、抗疲勞凝膠電解質(zhì)的制備及性能研究 2025-03-04
- 西安交大唐敬達教授團隊 Matter:仿心臟瓣膜的柔軟抗疲勞水凝膠 - 2500萬次超高疲勞壽命 2025-01-03
- 武大陳朝吉/余樂、武工大諶偉民 AFM:鐵-纖維素羧基配位化學(xué)耦合多功能聚合物凝膠電解質(zhì)助力耐受極端環(huán)境水系鋅離子電池 2025-04-16
- 南郵趙強教授、李楊教授團隊 Matter: 可拉伸OECT助力高保真電生理監(jiān)測與深度學(xué)習(xí)輔助睡眠分析 2025-03-25
- 南林徐徐教授/中國林科院劉鶴研究員 Angew:基于sp2雜化的超強可拉伸的高彈超分子彈性體 2025-03-13
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