中大新聞網訊（通訊員彭飛）神經創傷、神經系統疾病通常會導致不可逆的神經元損傷，威脅患者的健康和生命。而神經干細胞具有自我更新、分化和環境調節的能力，干細胞治療有望成為神經損傷提供一種治療手段。然而，目前在細胞植入精度和神經元連接恢復等方面受到限制。
中山大學材料科學與工程學院彭飛副教授團隊提出了一種小型化的微納米馬達支持神經干細胞的生長，并通過外部磁場對其進行精確的運輸，在目標區域允許可控的細胞釋放，促進神經通路的重建。在本研究中，采用了微流控技術制備的海藻酸水凝膠微納米馬達，用于封裝神經干細胞和磁性納米顆粒，還包括一個體內試驗來驗證微馬達的有效性，這個獨特的平臺有可能為促進靶向細胞治療提供的新途徑。與以往的治療方法 (如原位注射、植入手術支架) 相比，微納米馬達作為無創可控的驅動裝置的出現，為神經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設備，制備了可降解的、生物相容性良好的螺旋支架，避免了使用細胞毒性材料，與此同時，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。此外，它還為細胞提供了多孔的三維網絡，用于氣體和營養交換。微納米馬達可高效地運輸多類細胞，同時負載所需的材料和生長因子，以加快修復過程。馬達在外部磁場操縱下實現了無線驅動，確保了神經干細胞精確交付到所需位置，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體環境中或面臨免疫系統監視，最大限度地減少細胞損失并保持細胞功能。在目標位點，微納米馬達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干細胞在維持其分化能力的同時，在體內建立神經元間的連接，通過電生理檢測與行為學觀察等，驗證了促進功能性神經細胞相互作用的修復。因此，該集成化微型馬達為指導神經干細胞再生和重建神經通路提供了一個綜合平臺，為解決神經退行性疾病和神經創傷等提供了一個潛在的解決方案。
圖1 負載神經干細胞的螺旋水凝膠微馬達的制備及其應用于神經再生的示意圖
該工作以“Helical Hydrogel Micromotors for Delivery of Neural Stem Cells and Restoration of Neural Connectivity”為題，發表于 Chemical Engineering Journal。中山大學材料科學與工程學院2021級碩士研究生劉愫怡為獨立第一作者，彭飛副教授為通訊作者。
該研究得到了國家自然科學基金資助項目、廣東省杰出青年科學基金項目和國家重點研發計劃項目的資助。
