據(jù)12月20日,，每日科學(xué)--一篇已定于在自然-光子學(xué)（Nature Photonics）1月期上刊登的文章介紹了利用旋轉(zhuǎn)的微粒體指導(dǎo)神經(jīng)纖維的生長(zhǎng)，這一發(fā)現(xiàn)可能使芯片上的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)定向生長(zhǎng)以及促進(jìn)脊髓或腦損傷的治療方法,。
阿靈頓郡（Arlington）德克薩斯大學(xué)助理教授Samarendra Mohanty,，文章的共同作者之一，目前在線,。
這項(xiàng)研究基于Mohanty的假想,，即神經(jīng)元能夠?qū)Τ四茼憫?yīng)化學(xué)信號(hào)，也能夠響應(yīng)物理信號(hào)（如流體的流動(dòng)）,。他進(jìn)行了開創(chuàng)性的工作,，并觀察到，激光驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方解石微粒能夠引導(dǎo)神經(jīng)元的生長(zhǎng)方向,。它的旋轉(zhuǎn)創(chuàng)造了一個(gè)微小的流體流動(dòng)從而引起了一個(gè)剪切作用,。
Mohanty的工作引起加州大學(xué)歐文分校由Michael Berns領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)測(cè)試球霰石"微型馬達(dá)"對(duì)神經(jīng)元的引導(dǎo)作用。
Mohanty說(shuō),，"這是第一次報(bào)道證明神經(jīng)元能夠被一種可控微流體流動(dòng)的方式轉(zhuǎn)向,。用這種方法，我們可以指導(dǎo)神經(jīng)元向右轉(zhuǎn)或者向左轉(zhuǎn),，同時(shí)我們可以按需要迅速的插入或移除旋轉(zhuǎn)的珠子,。但流體可以以任何方式產(chǎn)生。比如在人體上,，使用管子來(lái)攜帶液體可能更方便,。"
加州大學(xué)歐文分校的研究人員利用激光光鑷系統(tǒng)來(lái)捕捉一個(gè)雙折射粒子（方解石或球霰石）靠近軸突生長(zhǎng)錐（軸突生長(zhǎng)錐是神經(jīng)元的末梢）,，在神經(jīng)元的末梢形成了與其他神經(jīng)元或細(xì)胞之間的連接。同樣激光引起了微粒子的旋轉(zhuǎn),，創(chuàng)造了流體,，Mohanty說(shuō)道。
這篇文章報(bào)道稱,，這種新方法成功的轉(zhuǎn)變了軸突朝新方向的轉(zhuǎn)向,，達(dá)到了試驗(yàn)總時(shí)間的42%。作者指出,，該方法也能用于穿過(guò)2個(gè)旋轉(zhuǎn)的粒子之間生長(zhǎng),。這種效應(yīng)同樣也可能以更大的規(guī)模重現(xiàn)，他們說(shuō),。
"你可以想象這些設(shè)備上的大型陣列,，它們能夠指導(dǎo)大量的軸突到達(dá)不同的地點(diǎn)，"作者寫道,。"這可能具有用于體內(nèi)指導(dǎo)軸突再生以調(diào)解大腦和脊髓的修復(fù)的潛力,。"
Mohanty說(shuō)，在神經(jīng)發(fā)生的過(guò)程（通過(guò)這個(gè)過(guò)程,，神經(jīng)元在胎兒的體內(nèi)生長(zhǎng)和發(fā)育）中,，腦脊液的流動(dòng)可以指導(dǎo)神經(jīng)元到達(dá)它們的目的地。他在位于德州大學(xué)阿靈頓的實(shí)驗(yàn)室目前正在開發(fā)一種新型光學(xué)方法,，使長(zhǎng)距離的光學(xué)指導(dǎo)達(dá)到100%的有效性而不必用任何額外的外部物體,。
除加州大學(xué)歐文分校和德州大學(xué)阿靈頓分校外，自然光子學(xué)研究的其他作者來(lái)自于澳大利亞昆士蘭大學(xué)的量子科學(xué)研究室,。
文章稱,，實(shí)驗(yàn)揭示了剪切力或側(cè)向力對(duì)神經(jīng)元生長(zhǎng)的作用，這些知識(shí)將可能適用于細(xì)胞生長(zhǎng)的其他形式,。（生物谷bioon.com）
doi:10.1038/nphoton.2011.287
PMC:
PMID:
A photon-driven micromotor can direct nerve fibre growth
Tao Wu, Timo A. Nieminen, Samarendra Mohanty, Jill Miotke, Ronald L. Meyer, Halina Rubinsztein-Dunlop, Michael W. Berns.
Abstract: Axonal path-finding is important in the development of the nervous system, nerve repair and nerve regeneration. Thebehaviour of the growth cone at the tip of the growing axon determines the direction of axonal growth and migration.We have developed an optical-based system to control the direction of growth of individual axons (nerve fibres) usinglaser-driven spinning birefringent spheres. One or two optical traps position birefringent beads adjacent to growth conesof cultured goldfish retinal ganglion cell axons. Circularly polarized light with angular momentum causes the trapped beadto spin. This creates a localized microfluidic flow generating an estimated 0.17 pN shear force against the growth conethat turns in response to the shear. The direction of axonal growth can be precisely manipulated by changing the rotationdirection and position of this optically driven micromotor. A physical model estimating the shear force density on the axonis described.
