Advanced Functional Materials: 用于精准诱导类神经干细胞分化的新型自驱动微纳米马达

微纳米马达在生物医学应用中具有广泛的应用前景。近年来,微纳米马 达在精准的药物递送以及可控的药物释放方面已取得了大量的成果。中 山大学彭飞副教授和南方医科大学涂盈锋教授的研究团队开发了一系 列运动可控的自驱动纳米马达系统(Nat. Chem. 2017; Adv. Mater. 2017; Angew. Chem. Int. Ed. 2015; Adv. Mater. 2017),这为未来 载药纳米马达针对病灶区域实现精准的药物递送提供了一定的研究基础。研究团队对这一方向及纳米马达的生物相容性评述发表在 Small(DOI: 10.1002/smll.201906184)上。

近年来,中枢神经再生一直是生物医学领域的重大课题。研究人员发现, 除了不可分化的成熟神经细胞以外,中枢神经系统中仍存在着保持分化 潜能的神经前体细胞即神经干细胞。如果能促使神经干细胞分化为神经 细胞,替代受损的神经细胞,则有望修复神经回路。近几十年来,有研 究人员利用不同的诱导手段如电和化学信号分子(神经营养因子)来诱 导神经干细胞分化。然而,它们面临着有创,半衰期短,不可控等问题。 因此,寻找更安全、更有效、更可控诱导神经干细胞分化的策略,仍然 是神经生物医学的一大挑战。

针对上述问题,中山大学彭飞副教授和南方医科大学涂盈锋教授等人率 先利用生物技术构建了一类具有精准诱导类神经干细胞分化的多功能 自驱动微纳米马达系统。通过在螺旋状马达系统中引入磁响应性材料,实现了马达在外加磁场下的精准运动,从而定点到达预定的类神经干细 胞表面。将超声与压电材料相结合,利用超声所产生的机械应力来诱导 马达表面的压电材料,使其产生直流电输出,从而促进细胞在刺激位点 形成轴突并实现分化。这是目前首个利用磁控压电马达来精准诱导类神 经干细胞精准分化的报道。本系统整合了可控运动、类神经干细胞诱导 等多种功能,在单细胞水平上实现信号准确输入,对推动微纳米马达在精准医疗上的应用也有重要意义。

该研究结果在线发表于 Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201910108),对于多功能的复合微纳米马达的制备和设 计具有极大的指导和借鉴意义,有望解决当前神经干细胞分化缺乏精准 控制的挑战。