손상된 신경세포를 회복시키는 나노자석

[아름이]

손상된 신경세포를 회복시키는 나노자석
연구자들은 자기 조작을 사용하여 3D 신경망을 생명 공학적으로 만듭니다.
날짜:
2022년 12월 4일
원천:
바일란 대학교
요약:
신경세포가 퇴행성 질환이나 부상으로 손상되면 스스로 치료할 수 있는 능력이 거의 없습니다. 따라서 신경망과 정상적인 기능을 복원하는 것은 조직 공학 분야에서 중요한 과제입니다. 연구원들은 신경망을 만드는 가장 혁신적인 접근 방식 중 하나인 나노 기술과 자기 조작을 사용하여 이러한 문제를 극복하기 위한 새로운 기술을 개발했습니다.

뉴런은 뇌와 신경계의 기본 단위로, 외부 세계로부터 감각 입력을 받고, 근육에 운동 명령을 보내고, 그 사이의 모든 단계에서 전기 신호를 변환 및 전달하는 역할을 하는 세포입니다. 신경 세포라고도 하는 뉴런은 세포체, 수상돌기 및 축색돌기(다른 세포와의 통신을 담당하는 길고 가는 연장부)의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

신경세포가 퇴행성 질환이나 부상으로 손상되면 스스로 치료할 수 있는 능력이 거의 없습니다. 따라서 신경망과 정상적인 기능을 복원하는 것은 조직 공학 분야에서 중요한 과제입니다.

Orit Shefi 교수와 Bar-Ilan University의 Kofkin 공과대학의 박사 과정 학생인 Reut Plen은 신경망을 만드는 가장 혁신적인 접근 방식 중 하나인 나노 기술과 자기 조작을 사용하여 이 문제를 극복하기 위한 새로운 기술을 개발했습니다. 그들의 연구는 최근 Advanced Functional Materials 저널에 게재되었습니다 .

신경망을 만들기 위해 연구원들은 자성 산화철 나노입자를 신경 전구 세포에 주입하여 세포를 독립적인 자성 단위로 전환했습니다. 다음으로 그들은 뉴런으로 발달하는 것으로 알려진 전구 세포를 사전 조정된 여러 자기장에 노출시키고 신체 조직의 자연적 특성을 모방하는 3차원 및 다층 콜라겐 기판 내에서 원격으로 움직임을 지시했습니다. 이러한 자기 조작을 통해 그들은 포유류의 뇌에서 발견되는 요소를 모방한 기능적이고 다층적인 신경망인 3차원 "미니 뇌"를 만들었습니다.

콜라겐 용액이 젤로 굳은 후 원격으로 인가된 자기장에 따라 세포가 제자리에 유지되었습니다. 며칠 내에 세포는 성숙한 뉴런으로 발달하고 확장 및 연결을 형성하고 전기 활동을 시연했으며 최소 21일 동안 콜라겐 젤에서 번성했습니다.

"이 방법은 신체 내부와 외부 모두에서 생명 공학, 치료 및 연구 응용 분야에서 사용하기 위해 맞춤형 규모로 3D 세포 구조를 생성할 수 있는 길을 열어줍니다."라고 박사 과정 학생인 Reut Plen은 말합니다. "우리가 만든 3D 신경망은 인간 뇌 조직의 타고난 특성을 시뮬레이션하기 때문에 실험적인 "미니 뇌"로 사용할 수 있으며 약물 연구, 조직 간 통신 조사 및 공학 및 생물학적 구성 요소 사이의 인터페이스를 위한 인공 네트워크를 구축합니다.또한 이 모델은 액체 상태의 세포를 포함하는 젤을 주입하여 신경계에 도입하고 세포를 올바른 구조로 조직화하는 흥미로운 전망을 제시합니다. 자기력의 도움.

자성 입자를 세포, 특히 신경 세포에 삽입하면 미래 의료 응용 분야의 안전성에 대한 의문이 제기됩니다. "안전 문제는 중요하며 우리는 그것에 대해 많은 생각과 연구를 했습니다."라고 Orit Shefi 교수는 지적합니다. "첫 번째 단계에서 우리는 배양에서 서로 다른 입자가 세포 건강에 미치는 영향을 테스트했습니다. 또한 자성 입자를 생체 적합성 단백질로 코팅했습니다. 코팅은 자성 요소와 세포 사이에 버퍼를 생성하고 나노 입자의 침투를 촉진합니다. . 중요한 것은 나노 입자의 구성 요소인 철분은 체내에 자연적으로 존재하므로 이물질이 아닙니다. 또한 자성 입자가 포함된 동일한 젤이 우리 실험실에서 테스트되었으며 동물 모델에서 사용하기에 안전한 것으로 나타났습니다."

미국 식품의약국(FDA)은 이미 진단 및 영상 목적과 심각한 부상의 경우 자성 나노입자의 사용을 승인했습니다. Bar-Ilan 연구 그룹이 취한 단계는 미래의 임상 사용을 위해 기술을 발전시킬 수 있는 기회를 만듭니다. Shefi와 Plen은 "이것은 시작에 불과합니다."라고 말합니다. "'미니 브레인'을 만드는 우리의 새로운 방법은 수많은 환자의 삶의 질을 향상시킬 다양한 신경 장애에 대한 해결책을 찾는 문을 열어줍니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/