生物相容性材料制成新人工神經細胞

2022-04-27 09:27:50

科技日報北京4月26日電 (記者劉霞)英國科學家首次在實驗室制造出了由生物相容性材料制成的人工神經細胞,這項創新有朝一日可能會被用于合成組織,以修復心臟或眼睛等器官。相關研究發表于近日出版的《自然·化學》雜志。

神經元細胞是神經系統最基本的結構和功能單位,基本功能是通過接受、整合、傳導和輸出信息實現信息交換。

在最新研究中,牛津大學哈根·貝利團隊設計出了一種合成材料,其作用方式與人類的神經細胞類似。這種人工神經細胞由水凝膠制成,直徑約為0.7毫米,比人類神經細胞寬約700倍,但與魷魚體內的巨大軸突相當。它們的長度也可以達到25毫米,與從眼睛到大腦的人類視神經的長度相似。

研究人員稱,當光照在這種合成神經細胞上時,會激活蛋白質,將氫離子泵入細胞。這些帶正電荷的氫離子隨后通過神經細胞,攜帶電信號。當正電荷到達神經細胞頂端時,它會使神經遞質化學物質三磷酸腺苷(ATP)從一個水滴移動到另一個水滴。在未來的研究中,研究人員希望能讓合成神經細胞通過ATP信號與另一個神經細胞相互作用,就像神經細胞在突觸上相互連接一樣。

隨后,該團隊將7個神經細胞捆綁在一起,作為一個合成神經并行工作。貝利說:“這使我們能夠同時發送多個信號,它們的頻率各不相同。這樣做的主要目的是通過同一途徑發送不同的信息。”

巴斯大學的阿蘭·諾加雷特表示,這項創新將在本世紀末改善人工視網膜等神經植入物方面發揮重要作用,“在軟材料中模擬神經活動是朝著開發出無創腦機接口和解決神經退行性疾病新療法邁出的重要一步”。

貝利希望最終能利用這些合成神經細胞同時輸送不同類型的藥物,以更快、更精確地治療傷口,“利用光,我們可能會以一種特定模式釋放藥物分子”。

不過,貝利團隊也指出,與真正的神經細胞不同,新合成系統中沒有循環和創造新神經遞質的機制,因此這個神經細胞只能工作幾個小時,人工神經細胞還有很長的路要走。

標簽: 生物相容性材料 合成材料 人工神經 神經細胞

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