基于微流控技術的微納米馬達用于遞送神經(jīng)干細胞和恢復神經(jīng)連通性

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

近日，中山大學材料科學與工程學院副教授彭飛團隊研制出一種微型化微納米馬達，能夠支持神經(jīng)干細胞的生長，并通過外部磁場對其進行精確遞送，實現(xiàn)神經(jīng)干細胞在目標區(qū)域的可控釋放，從而促進神經(jīng)通路重建。相關成果以“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。



基于微流控技術的微納米馬達工作原理示意圖

該研究采用微流控技術制備的海藻酸水凝膠微納米馬達，可用于封裝神經(jīng)干細胞和磁性納米顆粒。與原位注射、植入手術支架等傳統(tǒng)治療方法相比，微納米馬達作為無創(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。

該馬達選用海藻酸水凝膠材料為基底，通過毛細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，避免了使用細胞毒性材料。同時，該制備方法不需要繁瑣的程序、復雜的實驗裝置、高昂的費用和勞動力成本，并為細胞提供了多孔的三維網(wǎng)絡，用于氣體和營養(yǎng)交換。

微納米馬達可高效運輸多類細胞，同時負載所需材料和生長因子，以加快修復過程。此外，微納米馬達在外部磁場操縱下實現(xiàn)了無線驅(qū)動，確保了神經(jīng)干細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，最大限度減少細胞損失并保持細胞功能。

研究人員介紹說，在目標位點，微納米馬達可以完成酶響應細胞釋放、增殖和細胞間信號通路的激活。來自微納米馬達的神經(jīng)干細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觀察等，驗證了其可促進功能性神經(jīng)細胞相互作用的修復。








審核編輯：劉清