干细胞+磁性液体弹珠，达成长距离精确运输，助力神经连接拓荒

脊柱对通顺、嗅觉、反射和因循至关紧要，但脊神经毁伤会导致严重问题，如瘫痪和功能丧失。传总揽疗步调在复原神经连接方面效果有限，因此伏击需要改动疗法。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，干细胞扩散效力低，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拓荒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复原神经连接中的后劲（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，具备柔滑、可降解的性情，可分化为神经细胞，并通过磁场精确驱动到指标位点，自愿开释干细胞。鸠合 X 射线成像，达成了体内高精度传递，快速拓荒大鼠瘫痪肢体，考据其促进脊髓神经连接复原的效果。这一计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。关系后果以“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询查员沈杰为第一作家。

值得一提的是，这篇论文，系数作家，均用汉文签字！

王奔助理耕作和沈杰副询查员

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

磁性 SCASR 的盘算

作家拓荒了一种基于液体弹珠 (LM) 时间的干细胞拼装软机器东谈主 (SCASR)，通过三维自拼装步调展示了高细胞活力、生物相容性和可控尺寸的优厚性能（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，磁性颗粒均匀漫步，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安适连接（图 2E、2G 和 S6）。收货于 LM 的高透气性和结构上风，SCASR 的细胞活力显赫提高，比传统非粘附板培养步调跳跃两倍（图 2O），况且通过调整启动细胞浓度可达成尺寸从微米到亚毫米的活泼为止（图 2K）。实验考据了磁性颗粒的最好剂量（约 0.05 mg），以确保结构安适性和高细胞活力（图 2J-L）。SCASR 弥散由干细胞构建，无需支架盘算，优化了细胞负载能力并镌汰免疫响应风险。这种改动步调为神经拓荒和精确药物寄递提供了高效的惩办决策。

图 2. SCASR 的制造、表征和细胞活力评估

SCASR 的通顺为止

作家拓荒的干细胞拼装软机器东谈主在磁场驱动下展现了超卓的汉典运输和开释能力。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加多显赫提高，并在 PBS 中达到每秒 0.75 毫米的最大速率（图 3C）。SCASR 简略沿歪斜名义转移，并在复杂的通谈模具中展示了精确导航能力（图 3D），包括直线行驶、转弯和通过短促通谈。此外，群体 SCASR 可在磁场为止下对皆并沿预定面貌（如 SZU 轨迹，图 S9）转移，并奏效完成迷宫实验（图 3E 和 3F），走漏出其相宜复杂环境的后劲。进一步实验标明，SCASR 可在流动液体中扞拒高达 1.36 cm/s 的 CSF 流速（图 3G），但杰出此速率时群体安适性下落（图 3H）。这些驱逐考据了SCASR 在复杂生物环境中的高相宜性和活泼性，为其在医疗会诊、药物运输等界限的实践应用奠定了基础。

图 3. SCASR 的通顺为止

SCASR 的 X 射线成像和追踪

询查标明，磁性 SCASR 简略在脊柱内达成高效的定位追踪和远距离通顺。通过 X 射线成像和 CT 扫描，考据了 SCASR 在离体猪脊柱模子中的可视化和磁率领通顺能力（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加多而提高，即使在密集的脊柱配景中，低剂量的 SCASR 也能明晰成像（图 4G-4K）。实验通过在离体猪脊柱中打针 SCASR 并诳骗磁场为止其通顺，百家乐AG点杀奏效纪录了其在 X 射线下的动态轨迹（图 4L-4O）。此外，SCASR 展现了在袖珍猪脊柱中长距离通顺的能力，从第一椎骨穿越至第七椎骨（图 4P），解说其在复杂环境中实施精确调养的后劲。驱逐考据了 SCASR 在体内应用中的高检测智谋度和优异的远距离导航性能。

图 4. SCASR 的成像和追踪

用进行体外神经拓荒

询查标明，干细胞在神经毁伤拓荒中具有显赫的旁分泌作用和分化后劲。本询查使用东谈主骨髓间充质干细胞（hBMSC）和神经元样细胞系 SH-SY5Y，考据了 hBMSC 分泌的条目培养基（CM）简略促进 SH-SY5Y 的粘附、增殖、转移及神经源性分化（图 5A-G）。进一步询查走漏，hBMSC 通过径直或障碍共培养促进了 SH-SY5Y 神经突的滋长，并通过免疫荧光检测证据其可分化为神经干细胞及神经系统主要细胞（图 5H）。在体外缺损拓荒实验中，通过 SCASR 运输 hBMSC 可显赫拓荒东谈主工培养皿中的神经缺损，隐敝并复原伤口区域，且分化为神经元样细胞（图 5I-J）。这还是过标明 SCASR 提供的干细胞可达成存效的神经再生，细胞样式愈加细长（图 5K），为神经毁伤调养提供了新计策。

图 5. 用于神经拓荒的 hBMSC 和 SCASR 的体外在征

使用 SCASR 在体内复原脊髓神经连接

在这项询查中，使用 Sprague Dawley 大鼠配置了创伤性脊髓毁伤 (SCI) 模子，并通过分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 走漏出多谱系分化能力，简略分化为骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞。通过气动和电控精密冲击器配置 SCI 模子后，评估了 SCASR 对功能复原的影响（图 6A）。术后 3 周，SCASR 组进展出显赫的脚趾伸展功能复原（图 6B 和 6C），脚趾外展接近普遍，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显赫优于其他组，术后两周源泉走漏出活动改善（图 6D 和 6E）。踪影分析走漏，与未调养和 MSC 组比较，SCASR 组在术后 3 周进展出更好的通顺功能，步态愈加安适（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结合性显赫复原（图 6G 和 6H）。合座驱逐标明，SCASR 在促进脊髓毁伤后通顺功能复原方面具有显赫疗效，进展出在神经毁伤调养中的后劲。

图 6. 使用 SCASR 进行体内 SCI 调养

这项询查通过组织学和转录组学分析，考据了 SCASR 在脊髓毁伤调养中的拓荒效果和潜在机制（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）酿成毁伤。组织学染色走漏，SCASR 植入显赫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，并显赫逆转 SCI 组的炎症和神经毁伤进展（图 7E-7G）。转录组分析检测到 SCI 后显赫各别抒发的基因，SCASR 显赫上调了与神经拓荒关系的基因抒发，如神经元投射、突触后膜和轴突等（图 7N）。比较 SCI 和 MSC 组，SCASR 组在神经滋长和再生的 10 个功能中均进展出更多的上调基因，标明其在促进神经拓荒方面的显赫后劲（图 7O）。这些驱逐为 SCASR 在神经再生调养中的应用提供了有劲支捏。

图 7. 波及神经发生的 SCASR 的组织学和定量转录组学分析

小结

本询查拓荒了可微分的 SCASR，通过磁场驱动展现出在神经拓荒中的后劲。与传统步调比较，SCASR 制造浅显，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指标部位开释干细胞，促进神经再生。其 X 射线成像和追踪能力出色，在体内询查中显赫改善 SCI 模子的功能复原，并挽救与神经拓荒关系的基因抒发。尽管现时询查尚未达成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，以加快时间向临床转动。

开头：高分子科学前沿

声明：仅代表作家个东谈主不雅点，作家水平有限，如有不科学之处，请不才方留言指正！

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