Созданы наномагниты для восстановления повреждённых нервных клеток
Нейроны — основные единицы мозга и нервной системы. При повреждении из-за дегенеративных заболеваний или травм они практически не способны к самовосстановлению. Восстановление нейронных сетей — серьёзный вызов для тканевой инженерии.
Профессор Орит Шефи и докторант Реут Плен из инженерного факультета Университета Бар-Илан разработали новую методику, использующую нанотехнологии и магнитные манипуляции. Их исследование опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
Метод создания нейросетей
- Магнитные клетки: В нервные клетки-предшественники ввели магнитные наночастицы оксида железа, превратив их в независимые магнитные единицы.
- Управление полем: Клетки поместили в трёхмерный многослойный коллагеновый субстрат, имитирующий естественную ткань. С помощью предварительно настроенных магнитных полей их движение дистанционно направляли.
- Формирование «мини-мозга»: Таким образом создали трёхмерные функциональные многослойные нейронные сети, имитирующие элементы мозга млекопитающих.
После затвердевания коллагена в гель клетки оставались на заданных магнитным полем позициях. В течение нескольких дней они развились в зрелые нейроны, сформировали отростки и связи, продемонстрировали электрическую активность и успешно существовали в геле не менее 21 дня.
Перспективы и безопасность
По словам Реут Плен, этот метод позволяет создавать трёхмерные клеточные структуры для биоинженерии, терапии и исследований. Такие «мини-мозги» можно использовать для:
- Изучения лекарств.
- Исследования коммуникации между тканями.
- Создания искусственных сетей для интерфейсов «инженерия-биология».
Также есть перспектива вводить гель с клетками в жидком состоянии в нервную систему и с помощью магнитных полей организовывать клетки в нужную структуру неинвазивно, даже глубоко в теле.
Вопрос безопасности был ключевым. Исследователи:
- Проверили влияние разных частиц на здоровье клеток в культуре.
- Покрыли магнитные частицы биосовместимым белком, создав буфер между наночастицей и клеткой.
- Отметили, что железо — естественный для организма элемент.
- Протестировали и признали безопасным использование геля с магнитными частицами на животных моделях.
FDA уже одобрило магнитные наночастицы для диагностики и лечения тяжёлых травм. Новая методика открывает путь к клиническому применению для поиска решений при различных неврологических нарушениях.