根据最新《微系统与奈米工程》(Microsystems & Nanoengineering)期刊的研究,韩国大邱厌北科学技术院(DGIST)的研究团队成功整合磁性细胞机器人(Cellbots)与压电微机械超音波换能器(pMUT)阵列,为神经干细胞治疗带来革命性的进展。
研究团队的核心技术突破在於将磁性细胞机器人与 pMUT 阵列无缝整合。细胞机器人透过装载超顺磁性氧化铁奈米粒子(SPIONs),在外加电磁系统的精确引导下,能够靶向性地移动至目标神经组织区域。
一旦细胞机器人抵达指定位置,微型化的 pMUT 阵列便能精确地传递聚焦超音波脉冲,实验结果显示,相较於对照组,经超音波刺激的细胞其神经突长度显着增加了 90%(119.9 微米 vs. 63.2 微米),这明确证明了局部超音波刺激能有效促进神经元成熟。
此研究中使用的 pMUT 阵列,其微小单元尺寸仅为 60 微米,实现了极高的空间解析度,确保超音波刺激能够精确地作用於目标细胞,避免对周围组织产生不必要的影响。
实验数据显示,该 pMUT 能够产生高达 566 千帕的声压,且通过严格的细胞存活率测试,验证了其良好的生物相容性。此外,研究人员还透过顺序启动 pMUT 通道,最大程度地减少了超音波脉冲的重叠,进一步优化了刺激效率。
另一方面,细胞机器人展现出卓越的磁反应性,在 20 毫特斯拉的旋转磁场下,移动速度可达 36.9 微米/秒,且实验证明此磁场强度不会对细胞健康造成负面影响。
这项双系统整合的创新方法,有效地克服了传统干细胞治疗中细胞递送不精确和分化效率低下的瓶颈,为在受损大脑中重建功能性神经网路开辟了崭新的道路。