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微型机器人将干细胞传递给组织目标
来源:互联网   发布日期:2019-06-25 09:30   浏览:100

工程师们已经制造了微型机器人来完成人体内的各种任务,现在可以把另一项关键技能添加到这个列表中:输送干细胞。近日发表在《Science Robotics》上的一篇论文显示,研究人员可以使用磁力驱动的微型机器人将干细胞传递给目标组织,并描述了创建小型 ...
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工程师们已经制造了微型机器人来完成人体内的各种任务,现在可以把另一项关键技能添加到这个列表中:输送干细胞。近日发表在《Science Robotics》上的一篇论文显示,研究人员可以使用磁力驱动的微型机器人将干细胞传递给目标组织,并描述了创建小型机器人以及它们在测试时的工作情况。

在旋转磁场下,微型机器人以滚动和螺旋运动的方式移动。先前的工作表明,通过将微型机器人注入血流然后使用外部磁铁将它们引导到目标,应该可以将药物输送到活人的目标。在这项新的努力中,韩国大邱庆北科技学院 (DGIST)的 Hongsoo Choi 及其领导的研究团队展示了他们的机器人在老鼠大脑切片、与老鼠大脑隔离的血管以及多器官芯片中的移动。

干细胞在医学上越来越重要,而此发现提供了一种传递干细胞的替代方法。这样的细胞可以被诱导成为几乎任何一种细胞,使它们成为治疗神经退行性疾病,如阿尔茨海默氏症的最佳候选者。

目前,将干细胞送到目标区域的唯一方法是注射。但是将它们注射到难以到达的区域可能是困难的并且导致组织损伤。注射剂还会降低干细胞存活率,并限制其在体内的活动范围。论文作者 Jin-young Kim 表示,微型机器人非常有潜力降干细胞输送到精确且难以触及的区域,对周围组织的损害较小,存活率较高。

机器人的优点激发了几个研究小组在简单的条件下提出和测试不同的设计,例如微流体通道和其他静态环境。去年在香港的一组研究人员描述了一种毛刺状的机器人,它可以通过活的透明斑马鱼携带细胞。

这项新的研究提出了一种磁力驱动的微型机器人,它能成功地将干细胞带过活老鼠。在其他实验中,这些细胞分化成星形胶质细胞、少突胶质细胞和神经元等脑细胞,并在多器官芯片上转移到微组织。Kim 说,综合起来,概念验证实验证明了微型机器人在人类干细胞治疗中的潜力。

研究小组利用三维激光光刻技术制作了机器人,并将其设计成两种形状:球形和螺旋形。利用旋转磁场,科学家们以滚动运动导航球形机器人,以螺旋运动导航螺旋机器人。科学家们报告说,这种运动方式比简单的拉力更有效,而且更适合用于生物流体。

在活动物(或人体)中导航微型机器人的最大挑战是能够实时看到它们。fMRI 成像不起作用,因为磁场会干扰系统。作者在论文中写道: 为了在体内精确地控制微生物,重要的是要在它们移动的过程中看到它们。

在活体小鼠的实验中,这是不可能的,因此研究人员必须在实验前后使用一种称为 IVIS 的光学断层扫描系统来检查微型机器人的位置。由于 IVIS 系统的局限性,他们还不得不借助永久磁铁的拉力来操纵鼠标内的微型机器人

Kim 表示,他和他的同事们正在开发成像系统,使他们能够实时观察活动物中微型机器人的运动。

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