涂盈鋒教授團(tuán)隊(duì)在微納米馬達(dá)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
近日，我院涂盈鋒教授團(tuán)隊(duì)在微納米馬達(dá)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了新的研究進(jìn)展。研究結(jié)果以“Wireless Manipulation of Magnetic/Piezoelectric Micromotors for Precise Neural Stem-Like Cell Stimulation（無(wú)線操縱磁控壓電微馬達(dá)精準(zhǔn)刺激類神經(jīng)干細(xì)胞）”為題，在化學(xué)類國(guó)際材料科學(xué)期刊Advanced Functional Materials (IF=15.621)在線發(fā)表。該工作是我院與中山大學(xué)相互合作的成果。藥學(xué)院涂盈鋒教授、中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院彭飛教授為本文共同通訊作者。南方醫(yī)科大學(xué)碩士研究生劉璐為本文的第一作者。該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省青年珠江學(xué)者項(xiàng)目的支持。奈梅亨大學(xué)Daniela A. Wilson教授參與了本項(xiàng)研究，為論文的共同作者。
中樞神經(jīng)再生一直是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大課題。研究人員發(fā)現(xiàn)，除了不可分化的成熟神經(jīng)細(xì)胞以外，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中仍存在著保持分化潛能的神經(jīng)前體細(xì)胞即神經(jīng)干細(xì)胞。如果能促使神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞，替代受損的神經(jīng)細(xì)胞，則有望修復(fù)神經(jīng)回路。近幾十年來(lái)，有研究人員利用不同的誘導(dǎo)手段如電和化學(xué)信號(hào)分子（神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子）來(lái)誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化。然而，它們面臨著有創(chuàng)，半衰期短，不可控等問(wèn)題。因此，尋找更安全、更有效、更可控誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化的策略，仍然是神經(jīng)生物醫(yī)學(xué)的一大挑戰(zhàn)。
為了解決這一難題，本文作者率先利用生物雜交技術(shù)構(gòu)建了一類具有精準(zhǔn)誘導(dǎo)類神經(jīng)干細(xì)胞分化的多功能自驅(qū)動(dòng)微納米馬達(dá)系統(tǒng)。通過(guò)在螺旋狀馬達(dá)系統(tǒng)中引入磁響應(yīng)性材料，實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)在外加磁場(chǎng)下的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，從而定點(diǎn)到達(dá)預(yù)定的類神經(jīng)干細(xì)胞表面。將超聲與壓電材料相結(jié)合，利用超聲所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力來(lái)誘導(dǎo)馬達(dá)表面的壓電材料，使其產(chǎn)生直流電輸出，從而促進(jìn)細(xì)胞在刺激位點(diǎn)形成軸突并實(shí)現(xiàn)分化。這是目前世界上首個(gè)利用磁控壓電功能來(lái)精準(zhǔn)誘導(dǎo)類神經(jīng)干細(xì)胞精準(zhǔn)分化的報(bào)道。該體系巧妙地整合了可控運(yùn)動(dòng)、無(wú)創(chuàng)誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化等多種功能，在單細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的精準(zhǔn)輸入，有望解決當(dāng)前神經(jīng)干細(xì)胞分化缺乏精準(zhǔn)控制的挑戰(zhàn)。
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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