脊髓損傷後，神經細胞難以自行再生。如今，瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究團隊開發出一種由幹細胞和磁電納米顆粒組成的“細胞機器人”，通過磁場控制，該機器人不僅能像導航系統一樣被磁場精準引導至損傷部位，還能在體內將磁信號轉化為電刺激，加速神經修復，促進脊髓再生。相關成果發表於新一期《自然·材料》雜誌。

目前，利用幹細胞修復脊髓損傷已成為再生醫學的重要方向。但現有方案通常需要植入電極，對移植細胞進行電刺激，以促進其分化為神經細胞。這種方法不僅需要額外植入器件，移植細胞的存活和整合效果並不理想。

為解決這一問題，研究團隊將神經前體細胞與特殊設計的磁電納米顆粒結合，製造出被稱為“NPCbot”的生物混合微型機器人。神經前體細胞來源於誘導多能幹細胞（iPS細胞），iPS細胞由普通體細胞重新編程獲得，能發育成多種神經系統細胞。

這些納米顆粒採用雙層結構設計，內層負責感知磁場，外層則將磁場變化轉化為電信號。當兩者結合後，NPCbot便擁有了“遙控開關”，只需在體外施加磁場，就能遠程刺激細胞分化，而無需在脊髓中植入電極或導線。

團隊在面積僅1平方釐米的“芯片實驗室”中完成了NPCbot組裝。他們先在芯片中央設置一個儲存區，將細胞固定其中，然後注入納米顆粒，等待兩者結合。僅需30分鐘，每個直徑約6微米的NPCbot便可製備完成。實驗中，首先將NPCbot注射到脊髓受損的斑馬魚幼體體內，並施加電磁場刺激。結果顯示，僅3天后，這些斑馬魚的游泳能力和探索行為已接近正常水平。

隨後，團隊又在脊髓被完全切斷的小鼠身上進行了測試。28天后，小鼠受損部位的神經細胞重新建立連接，步態、步幅、身體協調性以及探索行為均明顯改善。這一發現尤為重要，因為與斑馬魚不同，小鼠脊髓通常不具備自然再生能力。當神經前體細胞完成分化後，這些“細胞機器人”會逐漸融入組織。動物實驗中，團隊未觀察到明顯副作用或免疫排斥反應。

為實現規模化製備，團隊正在採用多個芯片實驗系統並行運行。儘管距離臨床應用仍有較長距離，但這種可量產和遠程操控的“細胞機器人”未來還可能拓展至心血管疾病、腫瘤治療、傷口癒合等再生醫學領域，為精準治療提供新的技術路徑。

這項成果解決了幹細胞療法中“存活難、整合差”的核心痛點。從斑馬魚到哺乳動物小鼠的功能恢復，證明了其跨物種的有效性，極具應用潛力。然而，在邁向臨床前必須保持審慎。首先是長期生物安全性，磁電納米顆粒在人體內的最終代謝路徑與潛在遺傳毒性需嚴格評估；再就是倫理與監管挑戰，這種“遙控式”生命系統的精準度與邊界如何界定？科研人員已表示下一步會重點開展大動物模型的長周期毒理實驗，但建議還應建立起嚴格的物理場控制標準，防止磁場誤觸引發不可控的細胞增殖風險。