脊髓危险是指由于表伤、疾病等成分导致脊髓结构或职能侵害，引起危险水平以下活动、感触及自主神经职能阻碍的神经系统疾病。 由于神经元自身再生能力有限，脊髓危险的医治极度难题。只管神经祖细胞（NPCs）疗法远景辽阔，但移植细胞存活率不及、分化不受节造以及职能整合较弱等问题依然限度着医治成效。 在斑马鱼脊髓危险模型中，NPCbots 可诱导斑马鱼体内神经元和星形胶质细胞的急剧分化，加强危险部位的移植整合，3 天后，斑马鱼就阐发出了近乎正常的游泳和索求行为；在脊髓齐全断裂的幼鼠模型中，28 天后，幼鼠危险部位的神经细胞沉新衔接，在此期间，接受医治的幼鼠阐发出越来越正常的活动模式，它们的步态、步幅、协调性和索求行为均得到显著改善。 活体细胞重要是人诱导多能干细胞（iPSC）衍生的神经祖细胞，这是一类拥有向特定神经细胞，如神经元或神经胶质细胞分化潜能的未成熟前体细胞；细胞名义包裹了一层经特殊设计的纳米颗粒，由两层组成：钴铁氧体（CFO）作为内核，钛酸钡（BTO）作为表壳。CFO 拥有磁致伸缩个性，遇到磁场会变形，而 BTO 拥有压电个性，受到压力会产生电。 倒剽层纳米颗粒缜密附着在细胞膜表表后，在表部交变磁场的作用下，CFO 主题产生物理当变，这种机械力迅速传递给 BTO 表壳，BTO 随即产生电输出。这种由磁场转化而来的幽微电信号，可能直接作用于细胞膜上的钙离子通路，引发钙离子内流，进而启动一系列推进神经分化的细胞内信号传导通路。 为了实现量产，钻研团队设计了一种基于“芯片尝试室（Lab-on-a-chip）”的双向陆续流动微流控装置。仅需 30分钟，这些尺寸约为 6 微米的 NPCbots 即可投入使用。据悉，为了扩大出产规模，钻研人员并走运行多个芯片尝试室系统。 该装置建设了一个大型捕获腔，专门用于捕获和造就细胞以合成功能性微型机械人。其一侧设有三个入口，用于引入造就基、细胞和纳米颗粒；另一侧是可正反切换的出口，以及内部的一个三角形微型捉拿凹槽。 在造作过程中，含有干细胞的造就基首先以低流速流入，细胞被精准捕获；随后注入 CFO-BTO 纳米颗粒溶液进行原位孵育，30 分钟即可实现纳米颗粒与细胞的自主结合，最后反向通入造就液，将组装结束的 NPCbots 冲出并进行网络。 这种奇妙的流体动力学设计不仅大幅简化了造作流程，还极大地�；ち讼赴�的活性。尝试数据显示，在最佳浓度的纳米颗粒包裹下，即单个细胞上固定 1 纳克纳米颗粒，NPCbots 的细胞存活率高达 85% 以上。 在体表尝试中，钻研团队每天两次、每次 2 幼时对 NPCbots 施加交变磁场刺激。了局显示，经过短暂的磁场刺激，NPCbots 迅速向神经细胞谱系分化，其代表神经元的标志物（βIII-tubulin 和 MAP2）荧光强度别离飙升了 35.3 倍和 28.0 倍。同时，代表星形胶质细胞和神经突起成长的标志物也出现显著上调，证了然该系统具备诱导全方位神经建复的潜力。 为了评估 NPCbot 的医治成效，钻研人员首先构建了斑马鱼脊髓危险模型。用于评估注射 NPCbots 后，斑马鱼在 5 天尝试期内接受交变磁场刺激的神经建复潜力。 钻研人员堵截了受精后 2 天斑马鱼的脊髓，并在病灶处注射了 NPCbots。在随后的 3 天内赐与交变磁场刺激。了局批注，NPCbots 显著推进了受损部位神经突起的沉新衔接和星形胶质细胞的荟萃，危险间距大幅缩幼。 在行为学测试中，相迸宗瘫痪在底部的对照组，接受 NPCbots 医治的斑马鱼在 3 天后就阐发出了近乎正常的游泳速度和索求行为（如沿壁游动），实现了从状态结构到活动职能的全面复原。 为了验证其在非再生哺乳动物中的有效性，团队在幼鼠胸椎 T10 水平切除了 2 毫米的脊髓组织，这是一种极其严沉的齐全截瘫模型。危险产生 7 天后，钻研人员将包裹在纤维蛋白凝胶中的 NPCbots 注射到断端，在危险部位施加磁场疏导，以实现 NPCbots 的定植。随后，从第 7 天到第 21 天，每天进行 30 分钟的交替磁刺激。 周围后，NPCbots 成功定植于危险部位，大量分化为神经元和星形胶质细胞，并与宿主组织成立了物理和职能衔接。在活动职能评价系统中，选取国际通用 BMS 后肢活动评分（健康幼鼠基准 8.8 分），未医治组幼鼠得分仅为 0.7 分（险些齐全瘫痪），而 NPCbots 医治组幼鼠的均匀得分达到了 3.9 分。 足迹分析、足趾张开试验直观体现康复成效，受试幼鼠后肢步幅显著变长，蜷缩的脚趾可正常舒展，在坦荡箱索求尝试中，医治幼鼠大领域自由跑动，瘫痪对照组持久蜷缩于箱体角落。 从神经电生理与病理切片来看，活动诱发电位检测证实医治组大脑至后肢肌肉的神经传导通路沉新贯通，肌电信号幅值大幅回升；脊髓切片可见，空缺组创口遗留巨大空腔、无新生神经纤维，NPCbots 组大量神经元与星形胶质细胞填满缺损区域，移植细胞和宿主自身神经组织形成功能性神经网络。 在安全性方面，长达 28 天的幼鼠体内尝试证了然该规划拥有优异的生物相容性。医治组幼鼠体沉不变，肝肾职能指标所有正常，血清细胞因子分析未见显著免疫倾轧反映，重要脏器组织切片也未发现任何毒性危险。 除此之表，NPCbots 还具备极强的自主活动能力。在体表流体环境和体内复杂的血管系统中，钻研人员利用五自由度无线磁把持系统，成功驱动这些细胞机械人执行复杂的活动轨迹。 在斑马鱼强烈的血流冲击下，NPCbots 甚至可能顶住血流阻力，实现逆流而上的受控移动。这种精准的靶向导航能力，为未来通过静脉注射将医治细胞无创定点输送至中枢灶提供了巨大的设想空间。 一旦祖细胞受到刺激并分化为神经细胞，NPCbots 根基上就会在组织内消散融合。钻研人员预计，得益于钛酸钡涂层，这些纳米颗粒将维持不变且反映活性极低。未来的钻研将进一步确定这些颗粒在持久内是否会被降解或排出体表，以及具体的代谢蹊径。 钻研人员暗示，只管了局令人鼓励，但在对 NPCbots 进行人体试验之前，还必要发展进一步的钻研。潜在的利用领域蕴含生物医学领域，例如心脏病学、肿瘤学和伤口愈合等。