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2019年 9月25日-27日 | 上海世博展览馆

加州大学利用磁性凝胶状物质开辟治疗疼痛新方向

2018-08-10

  加州大学洛杉矶分校的生物工程师们证实含有磁性颗粒的微小凝胶状物质可以用来治疗疾病或损伤引起的慢性疼痛。从广义上讲,这项研究表明有望从药物力学的角度利用磁性材料在细胞内移动来监控和治疗疾病。

 

这项研究的主要研究人员加州大学洛杉矶分校生物工程教授Dino Di Carlo说:“现代主流的医学主要是利用药物使身体内的化学或分子变化来治疗疾病。然而,最近在小范围的物理力控制方面取得的突破,开辟了一个新的治疗理念——利用物理力来使细胞对力作出有利反应。这一早期的工作表明,虽然还有很长的路要走,但所谓 “机械力”治疗疾病的道路是很有前途的,”

 

研究人员在凝胶内使用微小磁性粒子来控制细胞蛋白质对机械刺激作出反应,并控制某些离子的流动。这些蛋白质在细胞膜上,传送触觉和痛觉的信号功能。相关研究结果刊登在《Advanced Materials》杂志上。

 

最近参与该研究的加州大学洛杉矶分校博士研究生安迪Ka Ping Taye说:“我们的研究结果表明利用“神经网络稳定性”即通过神经系统减轻疼痛信号是可能的。这是将生物系统恢复到稳定状态的想法。最终,有可能为治疗疼痛提供新途径。”

 

他们用一种聚合物-透明质酸合成磁性凝胶。透明质酸是一种类似于凝胶的物质,自然存在于脊髓和大脑,它有助于对身体的这些部位的细胞提供结构上的支持。透明酸质也可以人工合成作为化妆品和美容产品中填料和防潮剂。

 

研究人员在生物相容性凝胶中加入了微小的磁性粒子。接着,他们在凝胶中增加了一种主要的神经细胞——背根神经节神经元。

 

在实验室测试中,当外加磁场到这种系统中,在特定方向上产生“拉力”,这些力通过凝胶传递到内嵌的细胞。

 

研究人员发现,磁感应产生的机械力使神经元中钙离子的增加。钙离子的流入表明神经元对机械力作出反应。研究人员发现,随着时间的推移,拉力不断增强,神经元通过减少疼痛信号来适应持续的刺激。

 

在这项研究中,研究小组建议,用不同的生物材料特制的磁性凝胶可以来治疗心脏和肌肉疾病。这类生物材料也可用于模拟脑震荡或其他创伤事件的科学研究,其中体内的细胞受到显著的物理力的影响。

 

参与该研究的作者包括:斯坦福大学的博士后研究员Tay,他明年将在新加坡国立大学任教;加州大学洛杉矶分校研究生Ali Sohrabi;加州大学洛杉矶分校生物工程助理教授Stephanie Seidlits和澳大利亚新南威尔士大学的Kate Poole。

 

这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。由于这项研究Tay在加州大学洛杉矶分校获得了来自国际脑研究组织的奖学金和澳大利亚政府推出的教育和培训部的奋进奖学金。 

 来源:网络