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锥形聚合物光纤增强光传输能力 研究人员开发出一种可靠、可重复的方法来制造锥形聚合物光纤，这种光纤可用于向大脑传输光线。这些光纤可用于动物实验，帮助科学家更好地了解各种神经疾病的治疗和干预方法。 锥形光纤针对神经科学研究技术进行了优化，如光遗传学实验和光纤光度计，这些技术依赖于基因修饰神经元与传输到大脑，并从大脑收集可见光之间的相互作用。 丹麦科技大学神经设备和气体光子学小组的研究团队成员 Marcello Meneghetti 说：“与圆柱形的标准光纤不同，我们开发的锥形光纤呈圆锥形，这使其更容易穿透组织，并将光传送到大脑的更大区域。此外，用柔软、有弹性的聚合物而不是坚硬、有时易碎的玻璃制成光纤，可以减少长期植入后的组织炎症。” 研究人员在《光学快报》（Optics Letters）杂志上介绍了他们如何设计和制造锥形聚合物光纤，以便在大脑中实现高效的光传输。锥形光纤由直径仅为 50 微米的光纤制成，大约相当于人类头发丝的粗细。  锥形聚合物光纤经过优化可将光传输到大脑，图中显示了其中一个的电子显微镜扫描图像。 Meneghetti说：“我们的聚合物锥形光纤可以调节更多神经元的行为，记录更多神经元的活动，从而可以研究更大的大脑回路。这可以让我们更深入地了解复杂的大脑回路是如何运作的，行为是如何被控制的，以及大脑疾病或失调是如何扰乱这些回路的。” 照亮更多神经元 圆柱形光纤（如通信中使用的光纤）能很好地限制光线，这意味着光线可以进入光纤并传输到输出端，沿途的损耗很小。然而，锥形光纤允许光线从光纤两侧沿着锥形尖端的长度方向泄漏，从而增加了可照明的体积。 在观察到越来越多地使用玻璃锥形光纤来有效调节和记录神经元活动后，研究人员开始将这项技术应用到聚合物光纤中。 Meneghetti 说：“长期炎症和植入物破损是硅基或硅基神经光子学一直面临的挑战。植入物和脑组织之间的机械不匹配会引发炎症，而这些材料的脆性会导致亚毫米尺度的断裂。使用聚合物光纤的硬度要低10倍以上，可以大大缓解这些问题。” 优化制造 为了制造新型锥形聚合物光纤，研究人员利用数值模型确定了理想的锥形几何形状，并开发了一种化学蚀刻工艺来制造这种光纤。他们测试了各种溶剂和方案，以获得所需的尖端，并用扫描电子显微镜验证了几何形状，确保了表面完整性。 随后，研究人员用锥形聚合物光纤照亮了琼脂糖凝胶切片，众所周知，琼脂糖凝胶具有与脑组织相似的光学特性。与具有相同直径和组成材料的标准光纤相比，锥形光纤的光横向传播能力增加了一倍多。Meneghetti 说：“我们希望这项研究能进一步推动该领域的发展，同时为创新设备铺平道路。对于任何对这些锥形光纤的其他应用（如传感）感兴趣的人来说，这也可能是一块有用的垫脚石。” 接下来，研究人员计划在动物模型中展示新型锥形光纤，以评估其功能和减少炎症。 未来，将新的制造工艺与纳米制造等后处理技术相结合，可以制造出完全集成的设备，不仅能传递和收集光，还能检测电信号，感知大脑中的温度或化学变化。 这样就能更全面地了解健康和疾病状态下的大脑活动。 分享到：
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