来源：科技日报

科技日报记者 张佳欣

脊髓损伤发生后，神经细胞为何很难实现自我修复？在传统认知中，这几乎一直被视为医学上的难题。不过如今，瑞士苏黎世联邦理工学院研究团队提出了一种极具创新性的解决思路——将干细胞与磁电纳米颗粒结合，构建出可远程操控的“细胞机器人”。这类“细胞机器人”不仅能够在磁场作用下被精准引导至损伤区域，还能在体内把磁信号转换为电刺激，直接促进神经再生与脊髓修复。相关研究成果已发表于《自然·材料》杂志。

近年来，利用干细胞修复脊髓损伤已成为再生医学和神经修复领域的重要研究方向。然而，现有治疗方式通常需要在体内植入电极，对移植细胞实施电刺激，才能诱导其分化为神经细胞。这不仅意味着患者往往需要额外接受一次手术，也会影响移植细胞的存活率与组织整合效果，整体治疗效率并不理想。

那么，如何打破这一瓶颈？研究团队将神经前体细胞与特制磁电纳米颗粒结合，研发出一种名为“NPCbot”的生物混合微型机器人。这些神经前体细胞来源于诱导多能干细胞（iPS细胞）。通俗来说，就是先把普通体细胞“重编程”回更原始的状态，再进一步定向诱导培养为神经系统相关细胞。

这种纳米颗粒采用双层结构设计：内层用于感知外部磁场，外层则负责将磁场变化转换成电信号。完成结合后，NPCbot就像被装上了一个“远程遥控开关”——只需在体外施加磁场，就能远距离触发细胞分化，无需再在脊髓内部植入电线或电极。这种非侵入式或低侵入式神经修复方案，为脊髓损伤治疗带来了新的可能。

在具体组装过程中，研究团队也展示了较高的工程化水平。整个流程是在一个面积仅1平方厘米的“芯片实验室”中完成的：先在芯片中央设置储存区以固定细胞，再注入纳米颗粒，等待两者自动结合。整个制备过程仅需30分钟，每个直径约6微米的NPCbot即可完成。为验证治疗效果，研究人员首先将NPCbot注射到脊髓受损的斑马鱼幼体体内，并施加电磁场刺激。实验结果显示，仅3天后，这些斑马鱼的游泳能力和探索行为便基本恢复到正常水平。

随后，研究团队又在脊髓被完全切断的小鼠模型中进行了进一步测试——这一实验难度明显高于斑马鱼，因为小鼠脊髓本身并不具备自然再生能力。28天后，小鼠受损区域的神经细胞重新建立连接，步态、步幅、身体协调性以及探索行为均出现明显改善。更重要的是，当神经前体细胞完成分化后，这些“细胞机器人”会逐步融入宿主组织，动物实验中也未观察到明显副作用或显著免疫排斥反应。

在规模化制备方面，研究团队目前正尝试让多个芯片实验系统并行运行，以提高生产效率。尽管距离临床应用仍有较长的发展周期，但这种可批量制备、可远程控制的“细胞机器人”技术，未来还有望拓展至心血管疾病治疗、肿瘤治疗、创伤修复和伤口愈合等再生医学场景，为精准医疗提供全新的技术路径。

总编辑圈点

这项研究成果确实切中了干细胞疗法中“存活难、整合差”的关键痛点。从斑马鱼到哺乳动物小鼠的功能恢复结果来看，其跨物种有效性已经得到初步验证，显示出较强的临床转化潜力。不过，在真正走向临床之前，仍有几个核心问题必须厘清。首先是长期生物安全性——磁电纳米颗粒在人体内的代谢途径究竟如何？是否存在潜在遗传毒性或长期组织风险？这些都需要系统、严格的评估。其次，还涉及伦理与监管层面的挑战：这种“遥控式”生命系统的精准控制边界在哪里？其安全阈值如何界定？科研团队已表示，下一步将重点开展大动物模型的长期毒理学实验。但仅有实验数据还不够，未来还应建立严格的物理场控制标准，避免磁场误触发带来不可控的细胞增殖风险。