“冰敷一下”：這是古老的常識性建議，可以快速緩解疼痛。儘管它很有效，但這種低技術治療方法受到其體積龐大和不夠精確的限制。然而，這種看似粗糙的解決方案現在顯示出作為阿片類藥物和其他止痛藥替代品的潛力。這種替代方案以可植入裝置的形式出現——一種直接應用於單根神經的超微型冰袋。該裝置植入大鼠體內後產生了止痛效果，表明其在治療人類術後疼痛或某些其他形式的區域性疼痛方面具有效用。
“我們知道冷卻療法有很多治癒能力，”加州大學戴維斯分校的神經科學家 Theanne Griffith 說，她沒有參與這項工作。“它已經被使用了幾個世紀來治療疼痛。”
可植入冷卻裝置的想法並不新鮮，但現有的裝置體積龐大且笨重。它們會損傷組織，需要手術移除。西北大學及其同事的研究人員設計的新裝置由一種柔軟、有彈性的神經狀材料製成，稱為聚（辛二醇檸檬酸酯），或 POC。植入幾周後，這種可溶解的材料會簡單地融化在體內。“區域性冷卻是一種有效的鎮痛劑，”Griffith 說。“從概念上講，這表明你可以以一種真正創新的方式應用這種長期存在的知識。”這項由西北大學的 John Rogers 共同領導的研究於 6 月 30 日發表在《科學》雜誌上。
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該系統將微流控技術（液體流經的微小蛇形管）與電子介面相結合，該電子介面透過遙控測量和控制溫度，從而控制神經活動，或許有一天允許患者調整設定。冷卻來自於管中包含的一種名為全氟戊烷 (PFP) 的化學物質，該物質已被批准用於生物醫學領域，作為超聲造影劑。另一個腔室包含乾燥的氮氣。當兩種化學物質相遇時，它們會產生所需的低溫。該裝置僅有幾毫米長，像袖口一樣包裹著單根神經的一小部分，直接冷卻它。可能不需要第二次手術來移除該裝置，因為它隨後會在體內溶解。
研究人員將該裝置植入大鼠的坐骨神經周圍，以測試其鎮痛潛力。它迅速冷卻至 5 攝氏度，有效阻止了神經訊號的傳遞，並在重新加熱後恢復。然後，研究人員在患有神經保留損傷 (SNI) 的大鼠身上測試了該裝置，SNI 是一種慢性疼痛動物模型，會損傷但不會殺死神經。SNI 手術三週後，兩隻對照組大鼠表現出對爪子戳刺的更高敏感性。三隻接受冷卻袖帶植入作為 SNI 手術一部分的大鼠，其受損神經透過冷卻至 10 攝氏度進行了“治療”。這使疼痛敏感閾值提高了七倍，恢復到術前水平。
“這種方法很酷——此處並無雙關語之意，”加州大學舊金山分校的疼痛研究員 Allan Basbaum 說，他也沒有參與這項研究。“它具有啟發性；它很有趣。但是關於它在臨床環境中的實用性仍然存在許多問題。”
研究人員表示，這些在齧齒動物身上進行的測試需要進一步研究，因為經過治療的神經束包含神經細胞，這些細胞不僅傳遞疼痛，還傳遞其他感覺，以及運動神經和交感神經傳遞的訊號。如果所有這些神經都被沉默，可能會產生麻木（人們報告說非常不愉快）或運動無力等後果。“當你冷卻整個神經時，會發生很多事情，”Basbaum 說。
“從好的方面來說，大多數（如果不是全部）神經性疼痛是由異常的神經活動驅動的，”他補充說，指的是神經損傷引起的疼痛型別。“區域性麻醉劑非常有效。因此，從理論上講，如果你將神經冷卻到阻斷所有傳導的程度，你實際上就達到了區域性麻醉劑的效果。”
“我最大的疑問是‘那隻大鼠到底感覺如何？’疼痛減輕了？麻木了？”Griffith 說。“這將影響它在人類中的應用方式。” 需要對齧齒動物進行更復雜的行為測試來回答這些問題。“人類的疼痛是複雜的；它不僅僅是最初的[神經]訊號傳遞，”Griffith 補充道。“還有中樞[神經系統]處理、情感處理。很高興看到能夠深入研究更高級別疼痛感知的分析。”
這項裝置背後的原理在於哺乳動物神經表現出的“有趣特性”：它們的運作水平取決於溫度，聖路易斯華盛頓大學的 Matthew MacEwan 說，他是這項新研究的合著者。當冷卻到足夠程度時，神經會停止發射訊號。這正是 Rogers、MacEwan 及其同事正在尋找的。“我們想找到一種方法，透過傳遞輕微的神經冷卻來關閉和阻斷疼痛刺激，”他說。
該研究的作者建議，該裝置可以在已經涉及特定神經的手術期間植入人體，例如截肢手術，截肢手術通常會導致一種稱為幻肢痛的極度痛苦的疾病。但 MacEwan 也設想將其用於更常見的手術，例如膝關節置換術。
仍然必須探討安全問題。低溫可能會隨著時間的推移對神經造成損害。“我們沒有看到對神經纖維有任何有害影響，”MacEwan 說，“但那是我們想要進一步探索的領域——延長冷卻時間並確保傳遞是安全且可逆的。”
Griffith 補充說，“你會想看看在損傷神經之前我們可以傳遞多少冷卻。我不確定，但 5 攝氏度已經相當冷了。”
Basbaum 說，這項技術雖然很有前景，但還需要進一步發展，以研究其潛在的副作用，以及如何在其他應用中使用它。“我們還沒有達到那個程度，”他說。“這不能取代嗎啡。”