修復受損神經細胞  奈米磁鐵作先鋒

神經元又稱神經細胞,主要由三個部分組成—細胞本體、樹突(接受信號)、軸突(傳送信號)。神經元是大腦和神經系統的基本單位,這些細胞負責接受來自外部世界的感官輸入,並傳遞信號,最終向我們的肌肉發送運動指令。當神經元因退行性疾病而受損時,它們幾乎沒有自癒能力,因此,如何恢復神經網路的正常功能是組織工程領域的一項重大挑戰。

Bar-Ilan大學Kofkin工程學院的Orit Shefi教授和博士生Reut Plen,開發了一種新技術。他們利用奈米技術和磁操作來克服這一挑戰,這是創建神經網絡的最具創新性的方法之一。

為創建神經網路,研究人員將磁性氧化鐵奈米粒子注入神經前驅細胞,從而將細胞轉變為獨立的磁性單元。接下來,他們將未來會發育成神經元的前驅細胞暴露在多個預先調整的磁場中,並在一個模擬身體組織特性的三維、多層膠原蛋白基質中操控神經元的運動。在這些膠原蛋白溶液凝固後,細胞會因外部施加的磁場保持固定,在其中發育成熟後形成連接並表現出電活性,整個過程耗時至少21天。

圖/123RF

這種3D細胞結構方法對體內外生物工程的研究、治療做出巨大貢獻。由於創建出的3D神經網路模擬了人類大腦組織的先天特性,它們可以做為實驗性迷你大腦,並用於研究藥物、組織間通信的模型。

另外此模型也提供一個有趣的前景。注射含有液態細胞的凝膠,將其引入神經系統,並在磁力幫助下將細胞組織成正確結構。使用這種方法的好處是磁場能以非侵入性的方式影響位於身體深處的細胞。然而將磁性顆粒插入細胞,特別是神經細胞,在未來醫學安全性的方面十分重要,為此實驗人員進行大量的思考與研究。

實驗人員說:「第一步,我們測試了不同顆粒對細胞培養健康的影響,同時用生物相容性蛋白包裹住顆粒,外膜會形成緩衝並促進奈米顆粒滲透。重要的是,奈米顆粒的主要組成—鐵,自然存在於身體中因此不會被身體排斥。此外我們的實驗室對相同顆粒凝膠進行測試,發現在動物模型中的使用是安全的。」

美國食品藥物管理局已批准將磁性奈米粒子用於診斷、成像、及嚴重病症中。研究小組為推進未來的臨床療程提供巨大的貢獻;創造迷你大腦的方法也為解決神經損傷的治療打開了大門,這將成為眾多患者的福音。(編譯/高晟鈞)

資料來源:PHYS.ORG

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