剑桥大学的研究职员开发了一种新的神经植入物,,,它连系了干细胞和电子学,,,有可能资助截肢者或那些失去肢体使用能力的人。。。植入式神经手艺和细胞疗法的生长为周围神经系统(即位于大脑和脊髓之外的神经)受伤的人提供了潜在的有用治疗计划。。。
两者都试图通过绕过受伤部位与现有的神经细胞相互作用,,,或通过用新的细胞替换受损的细胞,,,来恢复瘫痪或截肢的功效。。。然而,,,这也是有弱点的。。。就替换受损细胞而言,,,移植的神经元可能难以建设功效毗连。。。若是没有康健的事情细胞与之对接,,,电极就不可有用地事情,,,这通常是受伤部位的疤痕组织群集造成的。。。别的,,,现在的神经手艺缺乏与认真执行差别功效的差别类型神经元对接的能力。。。
这些问题的一个潜在谜底在于生物混淆装置,,,它将人类干细胞与生物电子学连系起来,,,创立一个更有用的神经接口。。。现在,,,剑桥大学的研究职员已经做到了这一点,,,创立了一个突破性的新生物混淆装置,,,可以与身体组织整合。。。
该装备的要害因素是诱导多醒目细胞(iPSCs),,,即成人细胞——通常是皮肤或血细胞——在实验室中被重新编程,,,变得像胚胎干细胞,,,可以发育成任何其他类型的细胞。。。研究职员用iPSCs建设了肌细胞,,,即组成骨骼肌的细胞。。。这是第一次以这种方法将iPSCs用于生物体内。。。
iPSCs被排列在微电极阵列(MEAs)的网格中,,,该阵列很是薄,,,可以吸附在神经最后。。。这爆发了一层肌细胞,,,位于装备的电极和活体组织之间。。。研究职员随后将生物混淆装置植入大鼠体内举行测试。。。他们将该装备笼罩细胞的一侧毗连到大鼠前腿中被切断的尺神经和正中神经。。。选择这些神经是由于它们与人类上肢神经的损伤以及相关的细腻运动和感受功效的损失相近。。。
与比照组相比,,,研究职员发明,,,该装置与大鼠的身体融为一体,,,并避免了疤痕组织的形成。。。别的,,,iPSC衍生的细胞在植入后存活了周围,,,这是细胞首次在这种长时间的实验中存活。。。
该研究的配相助者Damiano Barone说:“这些细胞给了我们很洪流平的控制能力。。。我们可以告诉它们怎样体现,,,并在整个实验历程中检查它们。。。通过将细胞置于电子装备和活体之间,,,身体看不到电极,,,只看到细胞,,,以是不会爆发疤痕组织。。。”
四个星期后,,,研究职员对植入的神经举行了测试,,,发明它们的行为与正常的神经一样,,,批注晰康健的神经心理学。。。虽然大鼠没有恢复瘫痪肢体的运动,,,但该装备可以检测到大脑发送的控制运动的信号。。。
这种新装备可以资助截肢者,,,其中的挑战是试图使神经元再生,,,并重修因受伤或截肢而造成的神经回路损伤。。。
Barone说:“例如,,,有人被截去了手臂或腿部,,,那么神经系统中的所有信号仍然保存,,,只管物理上的肢体已经消逝。。。整合假肢或恢复手臂或腿部的功效,,,所面临的挑战是从神经中提守信息,,,并将其送到肢体上,,,以便恢复功效。。。”
研究职员说他们的装备可以通过与控制运动功效的神经元直接互动来战胜这个问题。。。
配合第一作者Amy Rochford说:“这种界面可以彻底改变我们与手艺互动的方法。。。通过将活体人体细胞与生物电子质料相连系,,,我们创立了一个能够以更自然和直观的方法与大脑相同的系统。。。”
与标准的、非干细胞的神经植入物相比,,,该装备具有优势。。。它的小尺寸意味着它可以通过微创手术举行植入,,,而使用实验室生产的干细胞使其具有高度的可扩展性。。。
该研究的配合第一作者Alejandro Carnicer-Lombarte说:“这项手艺代表了一种令人兴奋的神经植入新要领,,,我们希望它将为有需要的患者开启新的治疗要领。。。”
该装备在用于人体之前还需要进一步的研究和普遍的测试,,,但它代表了神经植入的一个有希望的生长。。。研究职员正在起劲优化该装备并提高其可扩展性。。。