瑞典林雪平大学的科研团队近日取得重要突破,成功开发出一种创新型离子微量移液器。该设备能够在纳米尺度上精准调控单个神经元周围的离子环境,为神经科学研究提供了前所未有的工具。这项技术的独特之处在于,它能选择性改变特定离子的局部浓度,而不会破坏细胞外环境的微妙平衡。相关研究成果已在知名学术期刊《Small》上发表,引起国际学术界的广泛关注。
这种革命性的离子微量移液器直径仅为2微米,相当于人类头发直径的1/25。其超精细的尺寸使其能够精确瞄准单个神经元进行操作。在实验中,研究人员成功利用该设备向目标区域输送钾离子和钠离子,并实时观察这些离子变化对神经元及星形胶质细胞的影响。研究数据表明,不同类型的脑细胞对离子浓度变化的响应存在显著差异:星形胶质细胞表现出快速而直接的动态反应,而神经元的激活则需要更长时间。
"这项技术的突破性在于,它首次实现了对神经胶质细胞的精准化学刺激,"项目负责人Daniel Simon教授解释道,"传统方法主要依赖电刺激,但这对不响应电信号的神经胶质细胞无效。我们的离子微量移液器开辟了研究大脑'化学半区'的新途径。"
该设备的另一大优势是其操作简便性。虽然采用了创新的离子交换膜技术,但其外形和使用方式与传统微量移液器几乎完全相同。这意味着全球各地的神经科学实验室无需特别培训就能快速掌握使用方法。Theresia Arbring Sjöström助理教授补充道:"我们特意保留了传统设备的操作逻辑,这将大大加速其在科研和临床领域的推广应用。"
研究团队已在健康小鼠的海马组织切片上验证了该技术的可靠性。下一步,他们将重点探索离子信号在病变脑组织中的变化规律,特别是针对癫痫等神经系统疾病的发病机制。此外,团队正在开发基于该技术的药物精准递送系统,有望为脑部疾病的靶向治疗提供新方案。
这项研究的潜在应用价值十分广泛。在基础研究层面,它将帮助科学家更深入地理解神经元与神经胶质细胞的互动机制;在临床医学领域,它可能催生新一代的精准医疗技术。随着进一步优化和完善,这种离子微量移液器有望成为神经科学研究的标准工具之一。
更多信息: Theresia Arbring Sjöström 等人,《微型离子微移液器用于精确动态离子调节神经元和星形胶质细胞活动,小型化》(2025)。期刊信息: 小














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