As equipes de pesquisa lideradas pelo professor Hongsoo Choi e pelo professor Yongseok Oh, da DGIST, juntaram-se à equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Jongcheol Rah, do Korea Brain Research Institute, para desenvolver a tecnologia para levar um microrrobô a um ponto-alvo de um hipocampo em um ambiente in vitro, conectando redes neurais e medição de sinais neurais. Espera-se que os resultados da pesquisa contribuam para a pesquisa de redes neurais e a verificação e análise de produtos de terapia celular.
A equipe de pesquisa liderada pelo professor Hongsoo Choi do DGIST (presidente Kuk Yang) no Departamento de Engenharia Robótica e Mecatrônica desenvolveu um microrrobô capaz de formar redes neurais e seccionar tecidos do hipocampo em um ambiente in vitro em um ex vivo[1] estado. Através da pesquisa conjunta com a equipe liderada pelo Dr. Jongcheol Rah do Korea Brain Research Institute, foi confirmada a possibilidade de analisar redes neurais conectadas estrutural e funcionalmente usando um microrobô em um ambiente in vitro durante a entrega e transplante de células. Espera-se que os resultados da pesquisa sejam aplicados em vários campos, incluindo redes neurais, produtos de terapia celular e medicina regenerativa.
Produtos de terapia celular e tecnologia de entrega de células foram desenvolvidos para regenerar células nervosas danificadas por doenças; nos últimos anos, várias tecnologias envolvendo microrrobôs capazes de realizar análises precisas e minimamente invasivas[2] entrega celular vem ganhando reconhecimento. Estudos anteriores sobre entrega de células e conexões de redes neurais usando microrrobôs verificaram apenas conexões estruturais e funcionais de células no nível celular.
A equipe de pesquisa liderada pelo professor Choi usou microrrobôs nos quais a conexão de rede neural pode ser aplicada de forma prática. Esta tecnologia usou microrrobôs para permitir a análise de redes neurais conectadas funcionalmente em um ambiente ex vivo e entrega celular; o tecido cerebral de um rato de laboratório foi usado para conduzir o experimento.
A equipe de pesquisa primeiro anexou superparamagnéticos[3] nanopartículas de óxido de ferro às células nervosas principais do hipocampo do rato de laboratório para fabricar o Mag-Neurobot em uma forma esférica tridimensional. Nanopartículas magnéticas foram anexadas à parte externa do robô para que o robô pudesse se mover para um local desejado reagindo a campos magnéticos externos. A segurança também foi verificada por meio de um teste de biocompatibilidade, no qual o magnetismo do robô não afetou o crescimento das células nervosas.
A equipe de pesquisa colocou o microrrobô na seção de tecido do hipocampo do mouse por meio do controle do campo magnético. Através da coloração de imunofluorescência[4]a equipe observou que as células do microrobô e as células da seção de tecido do hipocampo estavam estruturalmente conectadas por meio de neurites.
Além disso, uma matriz de microeletrodos (MEA) foi usada para estimular as células nervosas no microrrobô para determinar se as células nervosas entregues pelo microrobô exibem características eletrofisiológicas típicas. Verificou-se que os sinais elétricos são tipicamente propagados através das células nervosas dentro da seção de tecido do hipocampo. Consequentemente, a equipe de pesquisa confirmou que as células nervosas fornecidas pelo microrrobô poderiam formar células e redes neurais dentro da seção de tecido do hipocampo de um camundongo de laboratório. Além disso, a equipe demonstrou que o microrrobô poderia desempenhar as funções de entrega de células nervosas e formação de redes neurais artificiais.
Dr. Choi, da DGIST, disse: “Provamos que um microrobô e tecidos nervosos de um cérebro de camundongo podem ser conectados funcionalmente por meio de uma análise eletrofisiológica” e acrescentou: “Espera-se que a tecnologia desenvolvida neste estudo seja utilizada para verificar um tratamento direcionado com precisão em distúrbios neurológicos e campos de terapia celular.”
Este estudo foi financiado pela NSCN, NRF e pelo Ministério da Ciência e TIC, e os resultados da pesquisa foram publicados online em Materiais avançados (JSR IF 32.086, top 2,1% na área), uma das revistas mais bem avaliadas na área de materiais, em 15 de fevereiro (quarta-feira).
Notas:
[1] Ex vivo: Remoção de órgãos ou tecidos fora do corpo para fins de tratamento e, em seguida, devolvê-los à posição original
[2] Minimamente invasivo: minimizando a área de incisão para reduzir a carga física de um paciente
[3] Superparamagnetismo: os spins estão alinhados na mesma direção, mas os spins não estão alinhados em geral, mesmo quando um campo magnético é aplicado.
[4] Coloração por imunofluorescência: Tecnologia de visualização usada para determinar a localização dentro de uma célula de proteínas específicas usando o anticorpo de uma molécula específica, geralmente uma proteína, em células ou tecidos.