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        生物相容性材料制成新人工神經(jīng)細(xì)胞

        2022-05-30 10:48:04
        中國科學(xué)探險 2022年6期
        關(guān)鍵詞:神經(jīng)遞質(zhì)實驗室研究

        英國科學(xué)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(jīng)細(xì)胞,這項創(chuàng)新有朝一日可能會被用于合成組織,以修復(fù)心臟或眼睛等器官。相關(guān)研究發(fā)表于近日出版的《自然·化學(xué)》雜志。

        神經(jīng)元細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位,基本功能是通過接受、整合、傳導(dǎo)和輸出信息實現(xiàn)信息交換。

        在最新研究中,牛津大學(xué)哈根·貝利團隊設(shè)計出了一種合成材料,其作用方式與人類的神經(jīng)細(xì)胞類似。這種人工神經(jīng)細(xì)胞由水凝膠制成,直徑約為0.7毫米,比人類神經(jīng)細(xì)胞寬約700倍,但與魷魚體內(nèi)的巨大軸突相當(dāng)。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(jīng)的長度相似。

        研究人員稱,當(dāng)光照在這種合成神經(jīng)細(xì)胞上時,會激活蛋白質(zhì),將氫離子泵入細(xì)胞。這些帶正電荷的氫離子隨后通過神經(jīng)細(xì)胞,攜帶電信號。當(dāng)正電荷到達神經(jīng)細(xì)胞頂端時,它會使神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué)物質(zhì)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(jīng)細(xì)胞通過ATP信號與另一個神經(jīng)細(xì)胞相互作用,就像神經(jīng)細(xì)胞在突觸上相互連接一樣。

        隨后,該團隊將7個神經(jīng)細(xì)胞捆綁在一起,作為一個合成神經(jīng)并行工作。貝利說:“這使我們能夠同時發(fā)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(fā)送不同的信息。”

        巴斯大學(xué)的阿蘭·諾加雷特表示,這項創(chuàng)新將在本世紀(jì)末改善人工視網(wǎng)膜等神經(jīng)植入物方面發(fā)揮重要作用,“在軟材料中模擬神經(jīng)活動是朝著開發(fā)出無創(chuàng)腦機接口和解決神經(jīng)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(jīng)細(xì)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(jīng)細(xì)胞不同,新合成系統(tǒng)中沒有循環(huán)和創(chuàng)造新神經(jīng)遞質(zhì)的機制,因此這個神經(jīng)細(xì)胞只能工作幾個小時,人工神經(jīng)細(xì)胞還有很長的路要走。

        神經(jīng)元細(xì)胞損傷后,不可再生,雖然可以修復(fù),但難度也不低,且需要時間。這次,科學(xué)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(jīng)細(xì)胞,它能部分發(fā)揮真正神經(jīng)細(xì)胞的作用,能傳遞信息,但只能工作幾個小時。需要注意的是,研究人員自己也給出了一個時間表,他們說,這項創(chuàng)新或?qū)⒃诒臼兰o(jì)末在改善人工視網(wǎng)膜等方面發(fā)揮重要作用。看來,要從實驗室成果變成真正能用于臨床的醫(yī)療手段,還需要艱苦卓絕的努力。

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