Nhóm nghiên cứu ở Zurich công bố trên Nature Materials một phương pháp mới: microrobot sinh-học NPCbot kết hợp tế bào tiền thân thần kinh (NPCs) lấy từ tế bào gốc vạn năng cảm ứng (iPS cells) với hạt nano kiểu hai lớp. Lớp trong của hạt phản ứng với trường từ, còn lớp ngoài chuyển phản ứng này thành tín hiệu điện để kích thích các tế bào cụ thể.
Quy trình sản xuất diễn ra trên hệ thống lab-on-chip kích thước một centimet vuông; sau khoảng 30 phút robot có kích thước khoảng 6 micromet sẵn sàng. Để mở rộng quy mô, các hệ thống lab-on-chip được chạy song song, và nhóm cần hàng trăm nghìn microrobot cho nghiên cứu tế bào, còn cần vài triệu cho thí nghiệm trên động vật.
Trong mô hình cá ngựa vằn bị tổn thương tủy sống, NPCbot được tiêm vào vùng tổn thương rồi áp dụng trường từ; sau 3 ngày cá gần như phục hồi hành vi bơi và thăm dò. Trên chuột với tủy sống bị cắt đứt, sau 28 ngày các tế bào thần kinh tái kết nối tại chỗ tổn thương và bước đi, chiều dài bước, phối hợp cùng hành vi thăm dò đều cải thiện. Điều trị được dung nạp tốt, không có bằng chứng về tác dụng phụ hoặc phản ứng miễn dịch rõ rệt.
Phương pháp loại bỏ nhu cầu điện cực cấy bằng cách dùng trường từ bên ngoài để định hướng và kích thích; NPCbot về cơ bản tan rã trong mô sau khi tế bào tiền thân phân hóa. Các hạt có lớp phủ barium titanate, dự kiến ổn định, nhưng cần nghiên cứu thêm về phân hủy và thải trừ lâu dài. Nhóm cũng lưu ý phải kiểm tra trường từ phù hợp cho người và thời gian kích thích tối ưu trước khi chuyển sang thử nghiệm lâm sàng. Quy trình sản xuất có thể được điều chỉnh cho các liệu pháp tái tạo nhắm mục tiêu khác như tim mạch, ung thư và liền vết thương.
Từ khó
- microrobot — Thiết bị siêu nhỏ có thể tương tác với mô
- lab-on-chip — Thiết bị phòng thí nghiệm trên một con chip nhỏ
- hạt nano — Hạt cực nhỏ kích thước nanomet dùng trong nghiên cứu
- tủy sống — Phần hệ thần kinh nối não với cơ thể
- phân hóa — Quá trình tế bào phát triển thành loại chuyên biệt
- dung nạp — Cơ thể chấp nhận điều trị không có phản ứng
- thải trừ — Loại bỏ chất ra khỏi cơ thể qua bài tiết
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Những thách thức chính khi chuyển phương pháp NPCbot từ thí nghiệm động vật sang thử nghiệm ở người là gì? Hãy nêu vài lý do.
- Việc loại bỏ nhu cầu dùng điện cực cấy có thể ảnh hưởng như thế nào đến việc chấp nhận điều trị và an toàn bệnh nhân?
- Phương pháp này có thể điều chỉnh cho liệu pháp tim mạch, ung thư hoặc liền vết thương. Hãy nêu một lợi ích và một rủi ro khi áp dụng vào một trong những lĩnh vực đó.
Bài viết liên quan
Băng sống sản xuất cytokine tại chỗ để chữa vết thương
Nhóm ở Rice University phát triển băng sống chứa tế bào biến đổi để tiết cytokine tại vết thương trong thời gian dài. Thiết bị thúc đẩy lành vết thương trong thử nghiệm tiền lâm sàng và được công bố trên Nature Biomedical Engineering.
