生物相容性材料制成新人工神經(jīng)細(xì)胞

英國科學(xué)家首次在實驗室制造出了由生物相容性材料制成的人工神經(jīng)細(xì)胞，這項創(chuàng)新有朝一日可能會被用于合成組織，以修復(fù)心臟或眼睛等器官。相關(guān)研究發(fā)表于近日出版的《自然·化學(xué)》雜志。

神經(jīng)元細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位，基本功能是通過接受、整合、傳導(dǎo)和輸出信息實現(xiàn)信息交換。

在最新研究中，牛津大學(xué)哈根·貝利團隊設(shè)計出了一種合成材料，其作用方式與人類的神經(jīng)細(xì)胞類似。這種人工神經(jīng)細(xì)胞由水凝膠制成，直徑約為0.7毫米，比人類神經(jīng)細(xì)胞寬約700倍，但與魷魚體內(nèi)的巨大軸突相當(dāng)。它們的長度也可以達(dá)到25毫米，與從眼睛到大腦的人類視神經(jīng)的長度相似。

研究人員稱，當(dāng)光照在這種合成神經(jīng)細(xì)胞上時，會激活蛋白質(zhì)，將氫離子泵入細(xì)胞。這些帶正電荷的氫離子隨后通過神經(jīng)細(xì)胞，攜帶電信號。當(dāng)正電荷到達(dá)神經(jīng)細(xì)胞頂端時，它會使神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué)物質(zhì)三磷酸腺苷（ATP）從一個水滴移動到另一個水滴。在未來的研究中，研究人員希望能讓合成神經(jīng)細(xì)胞通過ATP信號與另一個神經(jīng)細(xì)胞相互作用，就像神經(jīng)細(xì)胞在突觸上相互連接一樣。

隨后，該團隊將7個神經(jīng)細(xì)胞捆綁在一起，作為一個合成神經(jīng)并行工作。貝利說：“這使我們能夠同時發(fā)送多個信號，它們的頻率各不相同。這樣做的主要目的是通過同一途徑發(fā)送不同的信息?！?/p>

巴斯大學(xué)的阿蘭·諾加雷特表示，這項創(chuàng)新將在本世紀(jì)末改善人工視網(wǎng)膜等神經(jīng)植入物方面發(fā)揮重要作用，“在軟材料中模擬神經(jīng)活動是朝著開發(fā)出無創(chuàng)腦機接口和解決神經(jīng)退行性疾病新療法邁出的重要一步”。

貝利希望最終能利用這些合成神經(jīng)細(xì)胞同時輸送不同類型的藥物，以更快、更精確地治療傷口，“利用光，我們可能會以一種特定模式釋放藥物分子”。

不過，貝利團隊也指出，與真正的神經(jīng)細(xì)胞不同，新合成系統(tǒng)中沒有循環(huán)和創(chuàng)造新神經(jīng)遞質(zhì)的機制，因此這個神經(jīng)細(xì)胞只能工作幾個小時，人工神經(jīng)細(xì)胞還有很長的路要走。

神經(jīng)元細(xì)胞損傷后，不可再生，雖然可以修復(fù)，但難度也不低，且需要時間。這次，科學(xué)家首次在實驗室制造出了由生物相容性材料制成的人工神經(jīng)細(xì)胞，它能部分發(fā)揮真正神經(jīng)細(xì)胞的作用，能傳遞信息，但只能工作幾個小時。需要注意的是，研究人員自己也給出了一個時間表，他們說，這項創(chuàng)新或?qū)⒃诒臼兰o(jì)末在改善人工視網(wǎng)膜等方面發(fā)揮重要作用。看來，要從實驗室成果變成真正能用于臨床的醫(yī)療手段，還需要艱苦卓絕的努力。