磁性奈米粒子創建三維“迷你大腦”

神經元因退行性疾病或創傷而受損後，幾乎沒有自我修復的能力。因此，恢復神經網路及其正常功能是組織工程領域的一項重大挑戰。以色列巴伊蘭大學工程學院研究團隊利用奈米技術和磁操作克服了這一挑戰，創造出可修復受損神經細胞的奈米磁鐵，這是創建神經網路的最具創新性的方法之一。研究發表在近日的《先進功能材料》雜誌上。

為了建立神經網路，研究人員將磁性氧化鐵奈米粒子注入神經祖細胞，從而將細胞轉變為獨立的磁性單位。然後，他們將可發育為神經元的祖細胞暴露在一些預先調整的磁場中，並遠端引導它們在模倣人體組織自然特徵的三維多層膠原基質中運動。通過這些磁性操控，他們創造了三維“迷你大腦”，這是一種模倣哺乳動物大腦中的成分和功能的多層神經網路。

膠原蛋白溶液凝固成凝膠後，細胞根據遠端施加的磁場保持在適當的位置。在幾天內，細胞發育成成熟的神經元，形成延伸和連接，表現出電活動，並在膠原凝膠中生長至少21天。

研究人員表示，這種方法模擬了人腦組織的固有屬性，為定制創建3D細胞結構鋪平了道路，可用於體內、外的生物工程、治療和研究。

此外，將這種含有細胞的凝膠以液態的形式注入神經系統，在磁力的幫助下可將細胞組織成正確的結構。其優點是，磁場能以非侵入性的方式影響位於身體深處的細胞。

研究人員已經在實驗室測試了與磁性粒子相同的凝膠，併發現在動物模型中使用是安全的。研究人員表示，這種創造“迷你大腦”的新方法為找到各種神經損傷的解決方案打開了大門，有望改善廣大患者們的生活品質。