干细胞+磁性液体弹珠撸撸射快播，终了长距离精确运输，助力神经怒放征战

脊柱对通顺、嗅觉、反射和复旧至关首要，但脊神经挫伤会导致严重问题，如瘫痪和功能丧失。传总揽疗关节在收复神经怒放方面效果有限，因此紧迫需要改动疗法。通过腰椎穿刺将干细胞注入脊柱已被用于调养，但由于脊柱长且复杂，干细胞扩散效用低，常被蛛网膜吸附，导致剂量需求增大且疗效受限。

在此，深圳大学王奔助理教讲课题组开发了一种可微分干细胞拼装软机器东谈主（SCASR），展示了磁场驱动干细胞疗法在收复神经怒放中的后劲（图 1）。SCASR 通过 3D 自拼装工艺制备，干细胞掺入含磁性颗粒的液体弹珠（LM）中，展现出较传统培养更高的细胞活力和生物相容性，尺寸范围从微米至亚毫米可控。SCASR 在体外形成组织，具备柔嫩、可降解的性情，可分化为神经细胞，并通过磁场精确驱动到运筹帷幄位点，自觉开释干细胞。连合 X 射线成像，终明晰体内高精度传递，快速征战大鼠瘫痪肢体，考证其促进脊髓神经怒放收复的效果。这一政策为微创调养难以触及的脊柱区域提供了改动的调养系统。有关恶果以“Long-span delivery of differentiable hybrid robots for restoration of neural connections”为题发表在《Matter》上，北京大学深圳病院副征询员沈杰为第一作家。

值得一提的是，这篇论文，扫数作家，均用中语签字！

王奔助理锤真金不怕火和沈杰副征询员

图 1. 默示图泄漏在磁驱动单位和 X 射线成像单位的组合系统下 SCASR 的鞘内运输

磁性 SCASR 的设想

作家开发了一种基于液体弹珠 (LM) 工夫的干细胞拼装软机器东谈主 (SCASR)，通过三维自拼装关节展示了高细胞活力、生物相容性和可控尺寸的优胜性能（图 2A-C）。SCASR 由干细胞和涂有生物相容性聚多巴胺的磁性颗粒共同拼装而成，磁性颗粒均匀分散，确保了优异的磁控性能（图 2F）。其结构紧凑，细胞间通过纤维状连环卵白褂讪怒放（图 2E、2G 和 S6）。获利于 LM 的高透气性和结构上风，SCASR 的细胞活力权臣进步，比传统非粘附板培养关节跳跃两倍（图 2O），况兼通过调整脱手细胞浓度可终了尺寸从微米到亚毫米的生动适度（图 2K）。践诺考证了磁性颗粒的最好剂量（约 0.05 mg），以确保结构褂讪性和高细胞活力（图 2J-L）。SCASR 总计由干细胞构建，无需支架设想，优化了细胞负载智商并镌汰免疫反映风险。这种改动关节为神经征战和精确药物寄递提供了高效的经管决策。

图 2. SCASR 的制造、表征和细胞活力评估

SCASR 的通顺适度

作家开发的干细胞拼装软机器东谈主在磁场驱动下展现了罕见的良友运输和开释智商。如图 3A-3C所示，SCASR 在血液、PBS 和东谈主工脑脊液中的平移速率跟着磁场强度和频率的增多权臣提高，并在 PBS 中达到每秒 0.75 毫米的最大速率（图 3C）。SCASR 概况沿歪斜名义挪动，并在复杂的通谈模具中展示了精确导航智商（图 3D），包括直线行驶、转弯和通过短促通谈。此外，群体 SCASR 可在磁场适度下对皆并沿预定体式（如 SZU 轨迹，图 S9）挪动，并奏效完成迷宫践诺（图 3E 和 3F），泄漏出其稳健复杂环境的后劲。进一步践诺标明，SCASR 可在流动液体中回击高达 1.36 cm/s 的 CSF 流速（图 3G），但超越此速率时群体褂讪性下跌（图 3H）。这些终端考证了SCASR 在复杂生物环境中的高稳健性和生动性，为其在医疗会诊、药物运输等边界的实质应用奠定了基础。

图 3. SCASR 的通顺适度

SCASR 的 X 射线成像和追踪

征询标明，磁性 SCASR 概况在脊柱内终了高效的定位追踪和远距离通顺。通过 X 射线成像和 CT 扫描，考证了 SCASR 在离体猪脊柱模子中的可视化和磁携带通顺智商（图 4A-4D）。成像对比度取决于磁性颗粒的剂量和 SCASR 数目，较高的颗粒剂量增强了成像效果（图 4E）。在不同骨厚度下，SCASR 的对比度跟着颗粒剂量增多而进步，即使在密集的脊柱配景中，低剂量的 SCASR 也能通晓成像（图 4G-4K）。践诺通过在离体猪脊柱中打针 SCASR 并期骗磁场适度其通顺，奏效记载了其在 X 射线下的动态轨迹（图 4L-4O）。此外，SCASR 展现了在微型猪脊柱中长距离通顺的智商，从第一椎骨穿越至第七椎骨（图 4P），讲明其在复杂环境中实施精确调养的后劲。终端考证了 SCASR 在体内应用中的高检测聪惠度和优异的远距离导航性能。

图 4. SCASR 的成像和追踪

用进行体外神经征战

征询标明，干细胞在神经挫伤征战中具有权臣的旁分泌作用和分化后劲。本征询使用东谈主骨髓间充质干细胞（hBMSC）和神经元样细胞系 SH-SY5Y，考证了 hBMSC 分泌的条款培养基（CM）概况促进 SH-SY5Y 的粘附、增殖、迁徙及神经源性分化（图 5A-G）。进一步征询泄漏，hBMSC 通过平直或障碍共培养促进了 SH-SY5Y 神经突的助长，并通过免疫荧光检测证明其可分化为神经干细胞及神经系统主要细胞（图 5H）。在体外缺损征战践诺中，通过 SCASR 运输 hBMSC 可权臣征战东谈主工培养皿中的神经缺损，秘密并收复伤口区域，且分化为神经元样细胞（图 5I-J）。这一进程标明 SCASR 提供的干细胞可终了存效的神经再生，细胞方法愈加细长（图 5K），为神经挫伤调养提供了新政策。

图 5. 用于神经征战的 hBMSC 和 SCASR 的体外在征

使用 SCASR 在体内收复脊髓神经怒放

在这项征询中，使用 Sprague Dawley 大鼠成就了创伤性脊髓挫伤 (SCI) 模子，并通过鉴别原代大鼠骨髓间充质干细胞 (rBMSCs) 制备了球形 SCASR，直径范围为 400 至 800 μm。rBMSCs 泄漏出多谱系分化智商，概况分化为骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞。通过气动和电控精密冲击器成就 SCI 模子后，评估了 SCASR 对功能收复的影响（图 6A）。术后 3 周，SCASR 组推崇出权臣的脚趾伸展功能收复（图 6B 和 6C），脚趾外展接近闲居，而对照组仍有严重挛缩。步态分析标明，SCASR 组的大鼠步幅宽度和长度权臣优于其他组，术后两周脱手泄漏出活动改善（图 6D 和 6E）。踪影分析泄漏，与未调养和 MSC 组比拟，SCASR 组在术后 3 周推崇出更好的通顺功能，步态愈加褂讪（图 6F）。此外，Basso、Beattie 和 Bresnahan (BBB) 评分进一步标明，SCASR 组的后肢力量和通顺配合性权臣收复（图 6G 和 6H）。举座终端标明，SCASR 在促进脊髓挫伤后通顺功能收复方面具有权臣疗效，推崇出在神经挫伤调养中的后劲。

图 6. 使用 SCASR 进行体内 SCI 调养

这项征询通过组织学和转录组学分析，考证了 SCASR 在脊髓挫伤调养中的征战效果和潜在机制（图 7）。SCASR 展现了邃密的生物相容性，未对主要器官（腹黑、肝脏、脾脏、肺和肾）变成挫伤。组织学染色泄漏，SCASR 植入权臣减少了脊髓病变面积（从 SCI 的 2.92 mm² 降至 1.27 mm²），保护伞经元并减少胶质疤痕（图 7B-7D）。免疫荧光分析标明，SCASR 促进神经纤维再生，并权臣逆转 SCI 组的炎症和神经挫伤推崇（图 7E-7G）。转录组分析检测到 SCI 后权臣互异抒发的基因，SCASR 权臣上调了与神经征战有关的基因抒发，如神经元投射、突触后膜和轴突等（图 7N）。比拟 SCI 和 MSC 组，SCASR 组在神经助长和再生的 10 个功能中均推崇出更多的上调基因，标明其在促进神经征战方面的权臣后劲（图 7O）。这些终端为 SCASR 在神经再生调养中的应用提供了有劲支抓。

图 7. 触及神经发生的 SCASR 的组织学和定量转录组学分析

小结

本征询开发了可微分的 SCASR，通过磁场驱动展现出在神经征战中的后劲。与传统关节比拟，SCASR 制造苟简，细胞活力高、生物相容性和生物降解性优异，可精确导航复杂环境并在运筹帷幄部位开释干细胞，促进神经再生。其 X 射线成像和追踪智商出色，在体内征询中权臣改善 SCI 模子的功能收复，并调治与神经征战有关的基因抒发。尽管现时征询尚未终了单个模子中的无缝调养，但改日将在大型动物模子中优化其性能，以加快工夫向临床升沉。

开始：高分子科学前沿

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