基于微流控技術(shù)的微納米馬達(dá)用于遞送神經(jīng)干細(xì)胞和恢復(fù)神經(jīng)連通性

神經(jīng)干細(xì)胞具有自我更新、分化和環(huán)境調(diào)節(jié)的能力，干細(xì)胞治療有望為神經(jīng)損傷提供一種治療手段。然而，該治療手段目前在細(xì)胞植入精度和神經(jīng)元連接恢復(fù)等方面仍受到限制。

近日，中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授彭飛團(tuán)隊(duì)研制出一種微型化微納米馬達(dá)，能夠支持神經(jīng)干細(xì)胞的生長，并通過外部磁場對其進(jìn)行精確遞送，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞在目標(biāo)區(qū)域的可控釋放，從而促進(jìn)神經(jīng)通路重建。相關(guān)成果以“Helical hydrogel micromotors for delivery of neural stem cells and restoration of neural connectivity”為題發(fā)表在Chemical Engineering Journal期刊上。



基于微流控技術(shù)的微納米馬達(dá)工作原理示意圖

該研究采用微流控技術(shù)制備的海藻酸水凝膠微納米馬達(dá)，可用于封裝神經(jīng)干細(xì)胞和磁性納米顆粒。與原位注射、植入手術(shù)支架等傳統(tǒng)治療方法相比，微納米馬達(dá)作為無創(chuàng)可控的驅(qū)動裝置，為神經(jīng)再生提供了一個有前景的互動平臺。

該馬達(dá)選用海藻酸水凝膠材料為基底，通過毛細(xì)玻璃搭建的雙液相微流器件，制備了可降解、生物相容性良好的螺旋支架，避免了使用細(xì)胞毒性材料。同時，該制備方法不需要繁瑣的程序、復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置、高昂的費(fèi)用和勞動力成本，并為細(xì)胞提供了多孔的三維網(wǎng)絡(luò)，用于氣體和營養(yǎng)交換。

微納米馬達(dá)可高效運(yùn)輸多類細(xì)胞，同時負(fù)載所需材料和生長因子，以加快修復(fù)過程。此外，微納米馬達(dá)在外部磁場操縱下實(shí)現(xiàn)了無線驅(qū)動，確保了神經(jīng)干細(xì)胞精確遞送到所需位置，該水凝膠支架也起到隔離層的作用，防止細(xì)胞直接暴露在微流控環(huán)境中或面臨免疫系統(tǒng)監(jiān)視，最大限度減少細(xì)胞損失并保持細(xì)胞功能。

研究人員介紹說，在目標(biāo)位點(diǎn)，微納米馬達(dá)可以完成酶響應(yīng)細(xì)胞釋放、增殖和細(xì)胞間信號通路的激活。來自微納米馬達(dá)的神經(jīng)干細(xì)胞在維持其分化能力的同時，在體內(nèi)建立了神經(jīng)元間的連接，通過電生理檢測與行為學(xué)觀察等，驗(yàn)證了其可促進(jìn)功能性神經(jīng)細(xì)胞相互作用的修復(fù)。








審核編輯：劉清