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藥學院在微納米馬達再生醫學領域取得新進展

時間:2020-05-22 19:21:28  來源:藥學院   編輯:張淼  作者:石杰  點擊:

近日,藥學院在微納米馬達再生醫學領域取得了新的研究進展。研究結果以“Wireless Manipulation of Magnetic/Piezoelectric Micromotors for Precise Neural Stem-Like Cell Stimulation(無線操縱磁控壓電微馬達精準刺激類神經干細胞)”為題,在化學類國際材料科學期刊Advanced Functional Materials (IF=15.621)在線發表。該工作是藥學院與中山大學相互合作的成果。藥學院涂盈鋒教授、中山大學材料科學與工程學院彭飛教授為本文共同通訊作者。南方醫科大學藥學院碩士研究生劉璐為本文的第一作者。該研究受到國家自然科學基金、廣東省青年珠江學者項目的支持。奈梅亨大學Daniela A. Wilson教授參與了本項研究,為論文的共同作者。

中樞神經再生一直是生物醫學領域的重大課題。研究人員發現,除了不可分化的成熟神經細胞以外,中樞神經系統中仍存在著保持分化潛能的神經前體細胞即神經干細胞。如果能促使神經干細胞分化為神經細胞,替代受損的神經細胞,則有望修復神經回路。近幾十年來,有研究人員利用不同的誘導手段如電和化學信號分子(神經營養因子)來誘導神經干細胞分化。然而,它們面臨著有創,半衰期短,不可控等問題。因此,尋找更安全、更有效、更可控誘導神經干細胞分化的策略,仍然是神經生物醫學的一大挑戰。

為了解決這一難題,本文作者率先利用生物雜交技術構建了一類具有精準誘導類神經干細胞分化的多功能自驅動微納米馬達系統。通過在螺旋狀馬達系統中引入磁響應性材料,實現了馬達在外加磁場下的精準運動,從而定點到達預定的類神經干細胞表面。將超聲與壓電材料相結合,利用超聲所產生的機械應力來誘導馬達表面的壓電材料,使其產生直流電輸出,從而促進細胞在刺激位點形成軸突并實現分化。這是目前世界上首個利用磁控壓電功能來精準誘導類神經干細胞精準分化的報道。該體系巧妙地整合了可控運動、無創誘導神經干細胞分化等多種功能,在單細胞水平上實現了信號的精準輸入,有望解決當前神經干細胞分化缺乏精準控制的挑戰。

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. Adv. Funct. Mater. 2020, 1910108.

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