磁性纳米粒子创建三维“迷你大脑”

神经元因退行性疾病或创伤而受损后，几乎没有自我修复的能力。因此，恢复神经网络及其正常功能是组织工程领域的一项重大挑战。以色列巴伊兰大学工程学院研究团队利用纳米技术和磁操作克服了这一挑战，创造出可修复受损神经细胞的纳米磁铁，这是创建神经网络的最具创新性的方法之一。研究发表在近日的《先进功能材料》杂志上。

为了建立神经网络，研究人员将磁性氧化铁纳米粒子注入神经祖细胞，从而将细胞转变为独立的磁性单位。然后，他们将可发育为神经元的祖细胞暴露在一些预先调整的磁场中，并远程引导它们在模仿人体组织自然特征的三维多层胶原基质中运动。通过这些磁性操控，他们创造了三维“迷你大脑”，这是一种模仿哺乳动物大脑中的成分和功能的多层神经网络。

胶原蛋白溶液凝固成凝胶后，细胞根据远程施加的磁场保持在适当的位置。在几天内，细胞发育成成熟的神经元，形成延伸和连接，表现出电活动，并在胶原凝胶中生长至少21天。

研究人员表示，这种方法模拟了人脑组织的固有属性，为定制创建3D细胞结构铺平了道路，可用于体内、外的生物工程、治疗和研究。

此外，将这种含有细胞的凝胶以液态的形式注入神经系统，在磁力的帮助下可将细胞组织成正确的结构。其优点是，磁场能以非侵入性的方式影响位于身体深处的细胞。

研究人员已经在实验室测试了与磁性粒子相同的凝胶，并发现在动物模型中使用是安全的。研究人员表示，这种创造“迷你大脑”的新方法为找到各种神经损伤的解决方案打开了大门，有望改善广大患者们的生活质量。