İsviçre’deki ETH Zürih’ten bilim adamları, onarımı içeren bir dizi başarılı deneyi duyurdular. yaralı omurilikler içinde Zebra balığı Ve fareler manyetik kontrollü olarak enjekte edildikten sonra mikro robotlar pluripotent kök hücreler içerir.
Bir göre ifade ETH ekibinin çalışmasını duyururken, hem zebra balığı hem de mikrorobotların enjekte edildiği fareler, tedaviden sadece birkaç gün sonra gelişmiş hareket ve normalize edilmiş keşif davranışı gösterdi.
Her ne kadar ilk çalışmalar bunlarla sınırlı olsa da laboratuvar hayvanlarıEkip, manyetik olarak kontrol edilen mikro robot yaklaşımının pluripotentlerin hassas dağıtımına yönelik olmasını umuyor kök hücreler sonunda omurilik yaralanması olan insanlara uyarlanabilir.
Omurilik Onarımı Mikrorobotları Yenilenmeye Dirençli Sinir Hücrelerini Tedavi Ediyor
İnsan vücudundaki bazı hücrelerin aksine, sinir hücreleri omurilik içindekiler nadiren kendi başlarına yenilenirler. Omurilik yaralanırsa, yara izi omuriliğin kabiliyetini daha da azaltabilir. sinir lifleri yeniden büyümek için kordonun içinde. Omurilik yaralanmalarıyla yaşayan insanlar için bu senaryo, iyileşme açısından kasvetli bir prognoz sunabilir.
Son yıllarda bilim adamları pluripotent kök hücrelerin doğal rejeneratif özelliklerine yöneldiler. Her ne kadar kök hücrelerin kullanımı başlangıçta neonatal kök hücrelerin çıkarılması ihtiyacı nedeniyle tartışmalı olsa da, bilim adamları sonunda sıradan kök hücreleri insan vücudundaki herhangi bir hücre tipine dönüşebilen pluripotent kök hücrelere dönüştürmeyi öğrendiler.
En umut verici yaklaşım, kök hücrelerin yaralanma bölgesine implante edilmesini ve ardından yeni hücrelerin büyümesini teşvik etmek için elektriksel uyarının kullanılmasını içerir. Ancak yeni yaklaşımın arkasındaki ETH ekibine göre mevcut yöntemin bazı dezavantajları var.
İlk olarak hücrelerin uyarılması, implante edilmiş elektrotların kullanılmasını gerektirir. İkinci olarak ekip, nakil sonrasında birçok kök hücrenin “her zaman hayatta kalmadığını veya mevcut dokuya düzgün biçimde entegre olamadığını” belirtiyor.
İyileşmeyi iyileştirmek ve omurilik sinir hücresi fonksiyonunu geri kazanma şansını artırmak için, yeni yaklaşımlarının terapötik kök hücreleri manyetoelektrik nanopartiküllerle birleştirdiğini ve onları “hasarın kesin bölgesine” yönlendirmek ve “onarı hızlandırmak için kök hücreleri uyarmak” için manyetik alanlar kullandığını söylediler.
NPCbotlar Kök Hücreleri ve Manyetik Kontrollü Nanopartikülleri Birleştiriyor
Ekip, manyetik olarak yönlendirilen omurilik tamir robotunu oluşturmak için “biyohibrit mikro robot” adını verdikleri bir şey üretti.
Ekip ilk olarak yetişkin hücrelerden pluripotent kök hücreleri laboratuvarda genetik olarak manipüle ederek yaratıyor. Sonuç, araştırmacıların “uyarılmış” pluripotent kök hücre (iPS) adını verdiği şeydir. Çalışmanın yazarlarına göre, bu yeni pluripotent iPS hücreleri, canlı sinir progenitör hücrelerini (NPC’ler) türetmek için kullanılıyor, bu da “çeşitli sinir sistemi hücrelerine farklılaşma potansiyeline sahip oldukları” anlamına geliyor.
Daha sonra ekip, iki katmandan oluşan özelleştirilmiş manyetik nanopartiküller yaratıyor. İç katman, onları kontrol etmek için kullanılan manyetik alanlardan gelen “komutlara” yanıt verir, dış katman ise bu yanıtı elektrik sinyaline dönüştürür.
ETH Zürih’teki Çok Ölçekli Robotik Laboratuvarı’ndan Profesör Salvador Pané i Vidal’a göre, her küçük robotun, “hücreleri yakaladığımız” merkeze yakın bir rezervuarı var. Profesör, bunu başarmanın en iyi yolunun nanopartikülleri NPC ile bir çözeltiye enjekte etmek ve “iki bileşenin bağlanmasını beklemek” olduğunu söyledi.
30 dakika sonra süreç tamamlanıyor ve takıma her biri yaklaşık 6 mikrometre büyüklüğünde bir grup nanobot kalıyor. Yeni robotlar manyetik bir bot ile bir NPC deposunu birleştirdiğinden, ekip onlara ‘NPCbot’lar adını verdi.
Hücresel hazırlık deneylerinde araştırmacılar yüzbinlerce NPCbot kullandı. Ancak hayvan denemeleri için birkaç milyona ihtiyaç vardı.
Zebra balığı ve fareler enjeksiyonlardan sonra yeniden hareket ediyor
Yeni NPCbot’ların etkinliğini test etmek için ETH ekibi, omurilik yaralanması olan zebra balığı larvalarının omuriliğine bunlardan milyonlarcasını enjekte etti. Sinir yenilenme şansını artırmak için NPCbotlar doğrudan yaralanma bölgesine enjekte edildi.
Mikro robotların enjekte edilmesinin ardından yaralanma bölgesi elektromanyetik alanlara maruz bırakıldı. Onarım hemen belli olmasa da ekip, üç gün sonra omuriliği yaralanan zebra balığının “neredeyse normal yüzme ve keşif davranışı sergilediğini” kaydetti.
Daha sonra ekip, omurilikleri tamamen ayrılmış farelere milyonlarca NPCbot enjekte etti. Ekibe göre sonuçlar “çok umut verici” idi.
“28 gün sonra hayvanların sinir hücreleri yaralanma bölgesinde yeniden bağlantı kurdu” diye açıkladılar.
Ekip, tedavi edilen farelerin daha fazla gözlemlenmesinin, yürüyüş, adım uzunluğu ve koordinasyondaki iyileşmeler de dahil olmak üzere “giderek normal hareket kalıpları” ortaya çıkardığını söyledi. ETH ekibi ayrıca farelerin keşif davranışının “önemli ölçüde geliştiğini” belirtti.
Ekip, fare deneylerini tartışırken sonucu “özellikle anlamlı” olarak nitelendirdi çünkü zebra balığı omurilikleri yenilenirken fare omurilikleri yenilenmiyor. Ayrıca tedavinin “hayvanlar tarafından iyi tolere edildiğini” ve herhangi bir bağışıklık reaksiyonu veya olumsuz etki bildirilmediğini de belirttiler.
Mikrobotlarla Minimal İnvaziv ve Daha Hassas Tedaviler
Araştırma ekibi, minik robotların dokuyu mekanik olarak onardığı bilim kurgu filmlerinden farklı olarak, NPCbot’lar tarafından taşınan kök hücrelerin elektriksel uyarıya maruz kaldığını ve bunun “nakil sonrası farklılaşmalarını büyük ölçüde artırdığını” söyledi. Bu, nanopartiküllerin EM alanından gelen elektrik sinyallerini elektriksel darbelere dönüştürerek iyileşmeyi teşvik ettiği anlamına gelir.
Ekip, implante edilmiş elektrotlar ve kablolar kullanan daha karmaşık kök hücre prosedürlerinden farklı olarak, yalnızca omurilik yaralanması bölgesinin etrafına harici manyetik alanlar uygulanması gerektiğini söyledi. Ekip, omuriliğin son derece hassas kabul edilmesi nedeniyle bu basitleştirmenin “çok önemli” olduğunu söyledi. Ayrıca, manyetik alanların frekansını ve alan gücünü manipüle etme yeteneğinin, dokuya derinlemesine nüfuz etme yeteneğiyle birleştiğinde, tüm süreci güvenli ve kolay kontrol edilebilir hale getirdiğini de belirtiyorlar.
Hao, “Mikrorobotik rehberlik, tedaviyi daha hassas ve minimal invazif hale getiriyor” diye açıkladı.
NPC robotları kök hücreleri teslim edip uyardıktan sonra ekip, bunların doku içinde “esasen çözündüğünü” söyledi. Botlar baryum titanat kaplama içerdiğinden, araştırmacılar aynı zamanda bunların çevredeki dokularla “kararlı ve minimum düzeyde reaktif” olacağına inanıyor. Yine de “daha ileri çalışmaların, parçacıkların uzun vadede parçalanıp parçalanmayacağını veya nasıl atılacağını belirleyeceğini” kabul ediyorlar.
Diğer Hedefli Tedavilerin Etkinliğini Artırmak İçin NPCbot Terapilerini Genişletmek
Ekip, NPCbot’larının hayvan deneylerini “umut verici” olarak tanımlasa da, işlemin omurilik yaralanması olan insan hastalar üzerinde denenebilmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu belirtti. Örneğin Hao, daha fazla araştırma gerektiren ‘klinik yönlere’ ek olarak, ekibin hangi manyetik alanların “insanlarda en iyi şekilde çalıştığını” belirleyerek ve insan NPC’leri için “optimum uyarım süresini” belirleyerek başlaması gerektiğini belirtti. Bununla birlikte ekip, “zaten başka başvuruları değerlendirdiklerini” belirtti.
Profesör Vidal, “Çip üzerinde laboratuvar sistemimizi kullanan mikro robotların tekrarlanabilir ve ölçeklenebilir üretimi, platformun uygulama potansiyelinin temel araştırmaların ötesine uzandığını gösteriyor” dedi.
RETH ekibinin bahsettiği bazı potansiyel biyomedikal uygulamalar arasında kardiyoloji, onkoloji, yara iyileşmesi ve diğer hedefe yönelik tedaviler yer alıyor ve süreçlerinin bu tür tedavileri “daha güvenli, daha kontrol edilebilir ve daha etkili” hale getirebileceğini ekliyor.
Çalışma “Omurilik Yaralanması Rejenerasyonu için Manyetoelektrik Mikro Robotlar” kategorisinde yayınlandı Doğa Malzemeleri.
Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief’te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].
