Исследовательская группа под руководством профессора Хонсу Чоя из DGIST на кафедре робототехники и мехатроники разработала микроробота, способного формировать нейронные сети и делать срезы тканей гиппокампа в среде in vitro в состоянии ex vivo.
Благодаря совместному исследованию с командой под руководством доктора Чончеола Ра из Корейского института исследования мозга была подтверждена возможность анализа структурно и функционально связанных нейронных сетей с использованием микроробота в среде in vitro во время доставки клеток и трансплантации. Работа опубликована в журнале Advanced Materials , и ожидается, что результаты исследования будут применяться в различных областях, включая нейронные сети, продукты клеточной терапии и регенеративную медицину.
Продукты клеточной терапии и технология доставки клеток были разработаны для регенерации нервных клеток , поврежденных болезнями; в последние годы все большее признание получают различные технологии с использованием микророботов, способных к точной, минимально инвазивной доставке клеток. Предыдущие исследования доставки клеток и соединений нейронных сетей с использованием микророботов подтверждали только структурные и функциональные связи клеток на клеточном уровне.
Исследовательская группа под руководством профессора Чоя использовала микророботов, в которых может быть практически применено соединение нейронной сети. В этой технологии использовались микророботы для анализа нейронных сетей, функционально связанных в среде ex vivo и доставки клеток; для проведения эксперимента использовали мозговую ткань лабораторной мыши.
Исследовательская группа сначала прикрепила суперпарамагнитные наночастицы оксида железа к основным нервным клеткам гиппокампа лабораторной мыши, чтобы изготовить Mag-Neurobot в трехмерной сферической форме. Магнитные наночастицы были прикреплены к внешней стороне робота, чтобы робот мог перемещаться в нужное место, реагируя на внешние магнитные поля. Безопасность также была подтверждена тестом на биосовместимость, в котором магнетизм робота не влиял на рост нервных клеток.
Исследовательская группа поместила микроробота в участок ткани гиппокампа мыши с помощью управления магнитным полем. С помощью иммунофлуоресцентного окрашивания команда обнаружила, что клетки в микророботе и клетки в срезе ткани гиппокампа структурно связаны через нейриты.
Кроме того, микроэлектродная матрица (MEA) использовалась для стимуляции нервных клеток в микророботе, чтобы определить, проявляют ли нервные клетки, доставляемые микророботом, типичные электрофизиологические характеристики. Было подтверждено, что электрические сигналы обычно распространяются через нервные клетки в срезе ткани гиппокампа.
Соответственно, исследовательская группа подтвердила, что нервные клетки, доставляемые микророботом, могут функционально формировать клетки и нейронные сети внутри участка ткани гиппокампа лабораторной мыши. Кроме того, команда продемонстрировала, что микроробот может выполнять функции доставки нервных клеток и формирования искусственных нейронных сетей.
Доктор Чой из DGIST сказал: «Мы доказали, что микроробот и нервные ткани мозга мыши могут быть функционально связаны с помощью электрофизиологического анализа».
«Ожидается, что технология, разработанная в этом исследовании, будет использоваться для проверки точного целевого лечения неврологических расстройств и клеточной терапии».
