基于微流控技术的微纳米马达用于递送神经干细胞和恢复神经连通性

神经干细胞具有自我更新、分化和环境调节的能力，干细胞治疗有望为神经损伤提供一种治疗手段。然而，该治疗手段目前在细胞植入精度和神经元连接恢复等方面仍受到限制。

近日，中山大学材料科学与工程学院副教授彭飞团队研制出一种微型化微纳米马达，能够支持神经干细胞的生长，并通过外部磁场对其进行精确递送，实现神经干细胞在目标区域的可控释放，从而促进神经通路重建。相关成果以“Helical hydrogel micromotors for delivery of neural stem cells and restoration of neural connectivity”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊上。



基于微流控技术的微纳米马达工作原理示意图

该研究采用微流控技术制备的海藻酸水凝胶微纳米马达，可用于封装神经干细胞和磁性纳米颗粒。与原位注射、植入手术支架等传统治疗方法相比，微纳米马达作为无创可控的驱动装置，为神经再生提供了一个有前景的互动平台。

该马达选用海藻酸水凝胶材料为基底，通过毛细玻璃搭建的双液相微流器件，制备了可降解、生物相容性良好的螺旋支架，避免了使用细胞毒性材料。同时，该制备方法不需要繁琐的程序、复杂的实验装置、高昂的费用和劳动力成本，并为细胞提供了多孔的三维网络，用于气体和营养交换。

微纳米马达可高效运输多类细胞，同时负载所需材料和生长因子，以加快修复过程。此外，微纳米马达在外部磁场操纵下实现了无线驱动，确保了神经干细胞精确递送到所需位置，该水凝胶支架也起到隔离层的作用，防止细胞直接暴露在微流控环境中或面临免疫系统监视，最大限度减少细胞损失并保持细胞功能。

研究人员介绍说，在目标位点，微纳米马达可以完成酶响应细胞释放、增殖和细胞间信号通路的激活。来自微纳米马达的神经干细胞在维持其分化能力的同时，在体内建立了神经元间的连接，通过电生理检测与行为学观察等，验证了其可促进功能性神经细胞相互作用的修复。








审核编辑：刘清