磁性納米粒子創(chuàng)建三維“迷你大腦”
神經(jīng)元因退行性疾病或創(chuàng)傷而受損后，幾乎沒有自我修復(fù)的能力。因此，恢復(fù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其正常功能是組織工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。以色列巴伊蘭大學(xué)工程學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)利用納米技術(shù)和磁操作克服了這一挑戰(zhàn)，創(chuàng)造出可修復(fù)受損神經(jīng)細(xì)胞的納米磁鐵，這是創(chuàng)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最具創(chuàng)新性的方法之一。研究發(fā)表在近日的《先進(jìn)功能材料》雜志上。
為了建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，研究人員將磁性氧化鐵納米粒子注入神經(jīng)祖細(xì)胞，從而將細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楠?dú)立的磁性單位。然后，他們將可發(fā)育為神經(jīng)元的祖細(xì)胞暴露在一些預(yù)先調(diào)整的磁場中，并遠(yuǎn)程引導(dǎo)它們在模仿人體組織自然特征的三維多層膠原基質(zhì)中運(yùn)動。通過這些磁性操控，他們創(chuàng)造了三維“迷你大腦”，這是一種模仿哺乳動物大腦中的成分和功能的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
膠原蛋白溶液凝固成凝膠后，細(xì)胞根據(jù)遠(yuǎn)程施加的磁場保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ趲滋靸?nèi)，細(xì)胞發(fā)育成成熟的神經(jīng)元，形成延伸和連接，表現(xiàn)出電活動，并在膠原凝膠中生長至少21天。
研究人員表示，這種方法模擬了人腦組織的固有屬性，為定制創(chuàng)建3D細(xì)胞結(jié)構(gòu)鋪平了道路，可用于體內(nèi)、外的生物工程、治療和研究。
此外，將這種含有細(xì)胞的凝膠以液態(tài)的形式注入神經(jīng)系統(tǒng)，在磁力的幫助下可將細(xì)胞組織成正確的結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是，磁場能以非侵入性的方式影響位于身體深處的細(xì)胞。
研究人員已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室測試了與磁性粒子相同的凝膠，并發(fā)現(xiàn)在動物模型中使用是安全的。研究人員表示，這種創(chuàng)造“迷你大腦”的新方法為找到各種神經(jīng)損傷的解決方案打開了大門，有望改善廣大患者們的生活質(zhì)量。（實(shí)習(xí)記者張佳欣）
