中枢神经再生一直是生物医学领域的重大课题。除了不可分化的成熟神经细胞外,中枢神经系统中仍存在着保持分化潜能的神经前体细胞即神经干细胞。如果能诱导神经干细胞的分化来替代受损的神经细胞,则有望修复神经回路。近几十年来,研究人员利用不同手段如电刺激和化学信号分子(神经营养因子)来诱导神经干细胞的分化。然而,它们面临着有创、半衰期短、不可控等问题。因此,寻找更安全、更有效、更可控诱导神经干细胞分化的策略,仍然是神经生物医学的一大挑战。
最近,中山大学彭飞团队和南方医科大学涂盈锋团队首次利用生物杂交技术构建了一类具有精准诱导类神经干细胞分化的多功能自驱动微纳米马达系统。通过在螺旋状马达系统中引入磁响应性材料,实现了马达在外加磁场下的精准运动,从而定点到达预定的类神经干细胞表面。将超声与压电材料相结合,利用超声所产生的机械应力来诱导马达表面的压电材料,使其产生直流电输出,从而促进细胞在刺激位点形成轴突并实现分化。该体系巧妙地整合了可控运动、无创诱导神经干细胞分化等多种功能,在单细胞水平上实现了信号的精准输入,有望解决当前神经干细胞分化缺乏精准控制的挑战。
Lu Liu, Bin Chen, Kun Liu, Junbin Gao, Yicheng Ye, Zhen Wang, Ni Qin, Daniela A. Wilson, Yingfeng Tu, and Fei Peng. Wireless Manipulation of Magnetic/Piezoelectric Micromotors for Precise Neural Stem-Like Cell Stimulation. Advanced Functional Materials 2020, 1910108
DOI: 10.1002/adfm.201910108
https://doi.org/10.1002/adfm.201910108