艾奥瓦州艾姆斯——假设基地被轰炸了。一些士兵遭受脑震荡和其他脑损伤。头部受伤时颅骨内形成并塌陷的微小气泡会不会造成一些伤害？
爱荷华州立大学的研究人员在海军研究办公室的支持下，利用他们的专业知识制作了微结构，研究并描述了微泡形成和破裂对脑细胞的损伤，这一过程被称为空化。
研究人员在研究期刊《全球挑战》2020年7月号的封面上发表了一篇论文。作者是爱荷华州立大学机械工程副教授尼科尔哈希米(Nicole Hashemi)和哈希米实验室前博士生、博士后研究助理亚历克斯雷德(Alex Wrede)。(对于其他合著者，请参见侧栏。)
研究人员写道，在颅脑损伤过程中，颅骨内的脑脊液中会形成微气泡(即百万分之一米)。
研究人员写道，这些微泡的“形成和快速塌陷”可能是脑损伤的部分原因。
泡泡伤害听起来微不足道。然而，众所周知，气泡破裂和由此产生的冲击波会损坏船用螺旋桨的钢基础。研究人员报告说，先前的研究表明，微泡的膨胀和破裂将产生0.1至20兆帕的压力，即每平方英寸14.5至2900磅。
研究人员写道：“……因此，意识到空化对脆弱脑组织的损害是令人震惊的。”
寻找脑细胞变化
为了测试和表征颅骨中的空化效应，研究人员通过创建星形胶质细胞(大脑和脊髓中的星形胶质细胞，可以主动支持、维护和修复中枢神经系统)的3D细胞培养平台来模拟大脑系统。他们将细胞培养平台浸入一个小罐子中，产生了大约60万分之一米的微泡。一些微泡附着在充满细胞的微纤维支架上。
研究人员打开水箱中的超声波设备，导致微泡破裂和空化。(他们还应用超声波设备来控制没有暴露在气穴中的细胞。)
研究人员正在寻找两种效果：
首先，他们用倒置显微镜记录细胞的任何形态变化。其次，他们与爱荷华州立大学兽医学院的同事合作，评估细胞中是否存在基因变化。
研究人员发现，气穴现象导致细胞收缩，表面变得粗糙。当空化后22小时和48小时拍摄图像时，细胞似乎在伸展和生长。即便如此，研究人员发现，48小时后，细胞的生长——就表面积而言——大约是对照细胞的一半。
研究人员还发现，空化损伤的细胞中，与炎症性疾病(如新型病毒感染)和神经系统疾病(如帕金森病和阿尔茨海默病)相关的肿瘤坏死因子-和白细胞介素-6等基因表达增加。
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