เทคโนโลยี Microrobot: การเชื่อมต่อภายนอกในเครือข่ายประสาทวิฟ

ทีมวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ Hongsoo Choi จาก DGIST (ประธาน Kuk Yang) ในภาควิชาวิศวกรรมหุ่นยนต์และเมคคาทรอนิกส์ได้พัฒนาไมโครโรบ็อตที่สามารถสร้างโครงข่ายประสาทเทียมและแบ่งส่วนเนื้อเยื่อของฮิปโปแคมปัสในสภาพแวดล้อมภายนอกร่างกายในสภาวะ ex vivo [ 1 ] จากการวิจัยร่วมกันกับทีมที่นำโดย Dr. Jongcheol Rah จาก Korea Brain Research Institute ความเป็นไปได้ในการวิเคราะห์เครือข่ายประสาทที่เชื่อมต่อทางโครงสร้างและการทำงานโดยใช้ไมโครโรบ็อตในสภาพแวดล้อมภายนอกร่างกายระหว่างการส่งมอบเซลล์และการปลูกถ่ายได้รับการยืนยันแล้ว ผลการวิจัยคาดว่าจะนำไปใช้ในด้านต่างๆ รวมถึงโครงข่ายประสาทเทียม ผลิตภัณฑ์เซลล์บำบัด และเวชศาสตร์ฟื้นฟู ผลิตภัณฑ์เซลล์บำบัดและเทคโนโลยีการนำส่งเซลล์ได้รับการพัฒนาเพื่อสร้างเซลล์ประสาทที่ได้รับความเสียหายจากโรค ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับไมโครโรบ็อตที่สามารถส่งเซลล์ได้อย่างแม่นยำและบุกรุกน้อยที่สุด[2]ได้รับการยอมรับ การศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการส่งมอบเซลล์และการเชื่อมต่อโครงข่ายประสาทเทียมโดยใช้ไมโครโรบ็อตจะตรวจสอบการเชื่อมต่อเชิงโครงสร้างและการทำงานของเซลล์ในระดับเซลล์เท่านั้น ทีมวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ Choi ใช้ไมโครโรบ็อตซึ่งสามารถใช้การเชื่อมต่อโครงข่ายประสาทเทียมได้ เทคโนโลยี นี้ใช้ไมโครโรบอตเพื่อเปิดใช้งานการวิเคราะห์โครงข่ายประสาทเทียมที่เชื่อมต่อตามหน้าที่ในสภาพแวดล้อมภายนอกร่างกายและการส่งมอบเซลล์ เนื้อเยื่อสมองของหนูทดลองถูกนำมาใช้ในการทดลอง ทีมวิจัยติดอนุภาคนาโนไอรอนออกไซด์ซุปเปอร์พาราแมกเนติก[3]เข้ากับเซลล์ประสาทหลักของฮิปโปแคมปัสของหนูทดลองเพื่อสร้าง Mag-Neurobot ในรูปแบบทรงกลมสามมิติ อนุภาคนาโนแม่เหล็กติดอยู่ที่ด้านนอกของหุ่นยนต์เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการโดยทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กภายนอก ความปลอดภัยยังได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ซึ่งสนามแม่เหล็กของหุ่นยนต์ไม่ส่งผลต่อการเติบโตของเซลล์ประสาท ทีมวิจัยได้วางไมโครโรบอทในส่วนเนื้อเยื่อฮิปโปแคมปัสของหนูผ่านการควบคุมสนามแม่เหล็ก ผ่านการย้อมด้วยอิมมูโนฟลูออเรสเซนต์[4]ทีมสังเกตว่าเซลล์ในไมโครโรบ็อตและเซลล์ในส่วนเนื้อเยื่อฮิบโปแคมปัสมีการเชื่อมต่อทางโครงสร้างผ่านเซลล์ประสาท นอกจากนี้ ไมโครอิเล็กโทรดอาร์เรย์ (MEA) ยังถูกใช้เพื่อกระตุ้นเซลล์ประสาทในไมโครโรบ็อตเพื่อตรวจสอบว่าเซลล์ประสาทที่ส่งโดยไมโครโรบ็อตนั้นแสดงลักษณะทางสรีรวิทยาทั่วไปหรือไม่ ได้รับการตรวจสอบแล้วว่าโดยทั่วไปแล้วสัญญาณไฟฟ้าจะแพร่กระจายผ่านเซลล์ประสาทภายในส่วนเนื้อเยื่อของฮิบโปแคมปัส ด้วยเหตุนี้ ทีมวิจัยจึงยืนยันว่าเซลล์ประสาทที่ส่งโดยไมโครโรบ็อตสามารถสร้างเซลล์และเครือข่ายประสาทภายในส่วนเนื้อเยื่อฮิปโปแคมปัสของหนูทดลองได้ นอกจากนี้ ทีมงานยังแสดงให้เห็นว่าไมโครโรบอตสามารถทำหน้าที่ในการส่งเซลล์ประสาทและสร้างเครือข่ายประสาทเทียมได้ ดร. Choi จาก DGIST กล่าวว่า "เราได้พิสูจน์แล้วว่าไมโครโรบ็อตและเนื้อเยื่อประสาทของสมองของหนูสามารถเชื่อมต่อการทำงานได้ผ่านการวิเคราะห์ทางสรีรวิทยาทางไฟฟ้า" และเสริมว่า "เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นในการศึกษานี้คาดว่าจะนำไปใช้ในการตรวจสอบการรักษาที่ตรงเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ ในสาขาโรคทางระบบประสาทและเซลล์บำบัด” การศึกษานี้ได้รับการสนับสนุนจาก NSCN, NRF และกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ และผลการวิจัยได้รับการเผยแพร่ทางออนไลน์ในAdvanced Materials (JSR IF 32.086, 2.1% สูงสุดในสาขานี้)