据12月20日，每日科学--一篇已定于在自然-光子学（Nature Photonics）1月期上刊登的文章介绍了利用旋转的微粒体指导神经纤维的生长，这一发现可能使芯片上的神经元网络定向生长以及促进脊髓或脑损伤的治疗方法。
阿灵顿郡（Arlington）德克萨斯大学助理教授Samarendra Mohanty，文章的共同作者之一，目前在线。
这项研究基于Mohanty的假想，即神经元能够对除了能响应化学信号，也能够响应物理信号（如流体的流动）。他进行了开创性的工作，并观察到，激光驱动的旋转方解石微粒能够引导神经元的生长方向。它的旋转创造了一个微小的流体流动从而引起了一个剪切作用。
Mohanty的工作引起加州大学欧文分校由Michael Berns领导的团队测试球霰石"微型马达"对神经元的引导作用。
Mohanty说，"这是第一次报道证明神经元能够被一种可控微流体流动的方式转向。用这种方法，我们可以指导神经元向右转或者向左转，同时我们可以按需要迅速的插入或移除旋转的珠子。但流体可以以任何方式产生。比如在人体上，使用管子来携带液体可能更方便。"
加州大学欧文分校的研究人员利用激光光镊系统来捕捉一个双折射粒子（方解石或球霰石）靠近轴突生长锥（轴突生长锥是神经元的末梢），在神经元的末梢形成了与其他神经元或细胞之间的连接。同样激光引起了微粒子的旋转，创造了流体，Mohanty说道。
这篇文章报道称，这种新方法成功的转变了轴突朝新方向的转向，达到了试验总时间的42%。作者指出，该方法也能用于穿过2个旋转的粒子之间生长。这种效应同样也可能以更大的规模重现，他们说。
"你可以想象这些设备上的大型阵列，它们能够指导大量的轴突到达不同的地点，"作者写道。"这可能具有用于体内指导轴突再生以调解大脑和脊髓的修复的潜力。"
Mohanty说，在神经发生的过程（通过这个过程，神经元在胎儿的体内生长和发育）中，脑脊液的流动可以指导神经元到达它们的目的地。他在位于德州大学阿灵顿的实验室目前正在开发一种新型光学方法，使长距离的光学指导达到100%的有效性而不必用任何额外的外部物体。
除加州大学欧文分校和德州大学阿灵顿分校外，自然光子学研究的其他作者来自于澳大利亚昆士兰大学的量子科学研究室。
文章称，实验揭示了剪切力或侧向力对神经元生长的作用，这些知识将可能适用于细胞生长的其他形式。（生物谷bioon.com）
doi:10.1038/nphoton.2011.287
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PMID:
A photon-driven micromotor can direct nerve fibre growth
Tao Wu, Timo A. Nieminen, Samarendra Mohanty, Jill Miotke, Ronald L. Meyer, Halina Rubinsztein-Dunlop, Michael W. Berns.
Abstract: Axonal path-finding is important in the development of the nervous system, nerve repair and nerve regeneration. Thebehaviour of the growth cone at the tip of the growing axon determines the direction of axonal growth and migration.We have developed an optical-based system to control the direction of growth of individual axons (nerve fibres) usinglaser-driven spinning birefringent spheres. One or two optical traps position birefringent beads adjacent to growth conesof cultured goldfish retinal ganglion cell axons. Circularly polarized light with angular momentum causes the trapped beadto spin. This creates a localized microfluidic flow generating an estimated 0.17 pN shear force against the growth conethat turns in response to the shear. The direction of axonal growth can be precisely manipulated by changing the rotationdirection and position of this optically driven micromotor. A physical model estimating the shear force density on the axonis described.
