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Control the Neural Stem Cell Fate with Biohybrid Piezoelectrical Magnetite Micromotors
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-04-13 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00290
Lu Liu 1, 2 , Juanyan Wu 2 , Shuanghu Wang 2 , Liu Kun 2 , Junbin Gao 2 , Bin Chen 2 , Yicheng Ye 2 , Fei Wang 2 , Fei Tong 2 , Jiamiao Jiang 2 , Juanfeng Ou 2 , Daniela A Wilson 3 , Yingfeng Tu 2 , Fei Peng 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-04-13 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00290
Lu Liu 1, 2 , Juanyan Wu 2 , Shuanghu Wang 2 , Liu Kun 2 , Junbin Gao 2 , Bin Chen 2 , Yicheng Ye 2 , Fei Wang 2 , Fei Tong 2 , Jiamiao Jiang 2 , Juanfeng Ou 2 , Daniela A Wilson 3 , Yingfeng Tu 2 , Fei Peng 1
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Inducing neural stem cells to differentiate and replace degenerated functional neurons represents the most promising approach for neural degenerative diseases including Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease, etc. While diverse strategies have been proposed in recent years, most of these are hindered due to uncontrollable cell fate and device invasiveness. Here, we report a minimally invasive micromotor platform with biodegradable helical Spirulina plantensis (S. platensis) as the framework and superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles/piezoelectric BaTiO3 nanoparticles as the built-in function units. With a low-strength rotational magnetic field, this integrated micromotor system can perform precise navigation in biofluid and achieve single-neural stem cell targeting. Remarkably, by tuning ultrasound intensity, thus the local electrical output by the motor, directed differentiation of the neural stem cell into astrocytes, functional neurons (dopamine neurons, cholinergic neurons), and oligodendrocytes, can be achieved. This micromotor platform can serve as a highly controllable wireless tool for bioelectronics and neuronal regenerative therapy.
中文翻译：
用生物混合压电磁铁矿微电机控制神经干细胞的命运
诱导神经干细胞分化和替代退化的功能性神经元是治疗神经退行性疾病（包括帕金森病、阿尔茨海默病等）最有前景的方法。虽然近年来提出了多种策略，但由于细胞命运无法控制和设备侵入性。在这里，我们报告了一种微创微电机平台，以可生物降解的螺旋藻（S. platensis）为框架和超顺磁性 Fe 3 O 4纳米颗粒/压电 BaTiO 3纳米粒子作为内置功能单元。借助低强度旋转磁场，这种集成的微电机系统可以在生物流体中进行精确导航，实现单神经干细胞靶向。值得注意的是，通过调整超声强度，从而通过电机的局部电输出，可以实现神经干细胞定向分化为星形胶质细胞、功能性神经元（多巴胺神经元、胆碱能神经元）和少突胶质细胞。这种微电机平台可以作为生物电子学和神经元再生治疗的高度可控的无线工具。
更新日期：2021-04-29
中文翻译：
用生物混合压电磁铁矿微电机控制神经干细胞的命运
诱导神经干细胞分化和替代退化的功能性神经元是治疗神经退行性疾病（包括帕金森病、阿尔茨海默病等）最有前景的方法。虽然近年来提出了多种策略，但由于细胞命运无法控制和设备侵入性。在这里，我们报告了一种微创微电机平台，以可生物降解的螺旋藻（S. platensis）为框架和超顺磁性 Fe 3 O 4纳米颗粒/压电 BaTiO 3纳米粒子作为内置功能单元。借助低强度旋转磁场，这种集成的微电机系统可以在生物流体中进行精确导航，实现单神经干细胞靶向。值得注意的是，通过调整超声强度，从而通过电机的局部电输出，可以实现神经干细胞定向分化为星形胶质细胞、功能性神经元（多巴胺神经元、胆碱能神经元）和少突胶质细胞。这种微电机平台可以作为生物电子学和神经元再生治疗的高度可控的无线工具。
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