近日，深圳大学化学与环境工程学院王奔老师在医用软体机器人领域取得重要研究进展，其研究成果以题为“Long-span delivery of differentiable hybrid robots for restoration of neural connections”发表在国际顶级期刊《Matter》上。文章提出了一种基于干细胞自组装的仿生软体微型机器人，实现了在复杂脊液环境中靶向递送干细胞并促进神经连接修复，为神经损伤的微创治疗提供了全新方案。深圳大学为该论文第一完成单位，王奔老师为通讯作者，深圳大学2020级硕士研究生王芸为共同第一作者。

研究的核心创新在于利用仿生思想，将干细胞与磁性颗粒通过液滴微球技术三维自组装，构建出一种具有高生物相容性和生物降解性的软体微型机器人。这些机器人不仅具备与脊液复杂环境适配的柔软特性，还能够通过外部磁场精准操控，在脊椎内狭窄的脊液层实现长距离导航及递送。更重要的是，这些软体微型机器人在到达目标区域后能够自发释放干细胞，干细胞进一步分化为神经元样细胞，从而促进神经连接的重建。研究表明，这种机器人显著提高了干细胞递送的效率和精准性，有效避免了传统方法中因扩散效率低而导致的细胞损失问题。研究团队利用X射线成像对软体微型机器人的运动进行了追踪，验证了其在复杂脊椎内的追踪能力。机器人在猪脊髓体外模型和大鼠脊髓体内损伤模型中的实验结果显示，这种仿生软体机器人能够精准到达目标区域，并改善受损神经的功能恢复。通过基因组学分析，研究进一步证明了SCASRs能够调控神经修复相关基因的表达，从而有效促进神经再生。

该研究不仅为脊髓损伤的治疗提供了创新性解决方案，还为仿生软体机器人在复杂生物环境中的应用开辟了新方向。未来，团队将进一步优化机器人设计，并探索其在更大动物模型中的应用，为临床转化奠定基础。

图1 磁控干细胞软体机器人的脊椎损伤修复

该研究得到了国家自然科学基金、深圳市科技创新委员会、深圳市医学研究专项(SMART)等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.101942