מחלות ניווניות כמו פרקינסון ואלצהיימר מאופיינות בנזק עצבי בלתי הפיך ומנגנוני תיקון טבעיים מוגבלים. בעוד שטיפול בתאי גזע מבטיח הבטחה רבה להתחדשות רקמות עצביות, הוא כבר מזמן הפריע לחוסר יעילות במתן תאים ושיעורי בידול נמוך. שיטות נוכחיות, כולל השתלה כירורגית או הפעלה מגנטית, לרוב אינן מצליחות להבטיח מיקום תאים מדויק ובידול מבוקר. גירוי אולטראסאונד, הידוע בחדירת הרקמות העמוקות ובבטיחותו, התגלה כפתרון פוטנציאלי, אך מתמרים קונבנציונליים חסרים את הדיוק הדרוש. Microbots מבוסס תאים מגנטיים (CellBots) מציעים משלוח ממוקד, אך שילובם בטכניקות בידול נותר ברובו לא נחקר. הצורך הדחוף לפתח מערכות משולבות למסירת תאים מדויקת ובידול מקומי הפך אפוא למוקד בקידום טיפולי התחדשות עצבית.
פורסם (doi: 10.1038/s41378-025-00900-y) ב- 20 במרץ 2025, ב MicroSystems & nanoengineeringמחקר שהובל על ידי חוקרים במכון המדע והטכנולוגיה של דייגו ג'יונגבוק (DGIST) מציג גישה פורצת דרך לטיפול בתאי גזע עצביים. הצוות שילב תאים מגנטיים עם מערך מתמר אולטראסאונד אולטראסאונד (PMUT) פיוזואלקטרי כדי להשיג משלוח תאים ממוקד ובידול מקומי. על ידי יישום גירוי אולטראסאונד על תאים מונחים מגנטית, הם הבחינו בגידול מדהים של 90% באורך העצב, אינדיקטור מפתח להתבגרות עצבית. לטכנולוגיה היברידית זו יש פוטנציאל להפוך טיפולים למחלות ניווניות על ידי שיפור הדיוק והיעילות של טיפולים מבוססי תאי גזע.
חידוש הליבה של המחקר טמון בשילוב חלק של שתי טכנולוגיות מתקדמות: Cellbots מגנטיים למסירת תאי גזע מדויקים ומערך PMUT לגירוי אולטראסאונד מקומי. ה- CellBots, עמוסים במחלקיקים של חלקיקי תחמוצת ברזל סופר -פרמגנטית (SPINS), הונחו לאזורים למקד באמצעות מערכת אלקטרומגנטית. לאחר מיקום, מערך ה- PMUT העביר פולסי אולטרסאונד ממוקדים, שיפר משמעותית את התפתחות הנויריט -119.9 מיקרומטר בתאים מגורים לעומת 63.2 מיקרומטר בביקורת. העיצוב המיזוגי של ה- PMUT, עם 60 מיקרומטר אלמנטים, איפשר רזולוציה מרחבית גבוהה, והבטיח כי גירוי היה מוגבל לאזורים רצויים ללא השפעות מחוץ למטרה.
הדגשים העיקריים של המחקר כוללים את הביצועים האקוסטיים המרשימים של PMUT, ויוצרים לחצים עד 566 kPa, ותאימותו הביולוגית, מאומתת באמצעות בדיקות כדאיות תאים קפדנית. ההפעלה העוקבת של ערוצי PMUT ממוזערת חפיפה, תוך אופטימיזציה של יעילות הגירוי. יתר על כן, ה- Cellbots הציגו היענות מגנטית מצוינת, והשיגו מהירויות של 36.9 מיקרומטר/ש 'תחת שדה מגנטי מסתובב 20 MT, ללא השפעות שליליות על בריאות התא. גישה מערכת כפולה זו מתגברת על מכשולים ארוכי שנים בטיפול בתאי גזע, כמו בידול לקוי ומיקום תאים לא מבוקרים, מה שסלל את הדרך לשחזור רשתות עצביות פונקציונליות במוח פגום.
ד"ר הונגסו צ'וי, הסופר המקביל למחקר, הדגיש את הפוטנציאל הטרנספורמטיבי של יצירה זו: "הטכנולוגיה שלנו ממזגת את הדיוק של ההפעלה המגנטית עם הכוח הלא פולשני של אולטרסאונד ליצירת פלטפורמה מדרגית להתחדשות עצבית. על ידי השגת בידול מקומי, אנו יכולים כעת לדמיין טיפולים בהם תאי גזע לא רק מגיעים למטרה שלהם אלא גם להתבגר לנוירונים פונקציונליים לפי דרישה."הצוות מתכנן לחקור יישומים קליניים, כולל התאמת המערכת לקבלת נהלים פולשניים באופן מינימלי בחולים אנושיים.
מחקר זה פותח דרכים חדשות לטיפול במחלות עצביות ופגיעות עצביות. היכולת לספק ולהבדיל במדויק תאי גזע עשויה לשפר משמעותית את התוצאות בהתאוששות של פרקינסון, אלצהיימר ושבץ מוחי, כאשר קישוריות עצבית היא קריטית. מעבר לטיפול, הטכנולוגיה עשויה לסייע גם בבדיקות תרופות על ידי יצירת מודלים עצביים מדויקים במעבדות. עבודה עתידית עשויה לשכלל פרמטרים של אולטרסאונד לבידול אופטימלי ולהיקף את המערכת לשימוש אנושי. אתגרים נותרו, כולל הבטחת הישרדות תאים ואינטגרציה ארוכת טווח in vivo. עם זאת, אם תצליח, גישה זו עשויה להפחית את ההסתמכות על ניתוחים פולשניים ולהציע טיפולים רגנרטיביים בטוחים ויעילים יותר, ולסמן קפיצה משמעותית בהנדסה ביולוגית ורפואה בהתאמה אישית.
