磁铁在凝胶内拉出小磁性颗粒，以控制神经细胞对某些离子的流动。（图片来源：UCLA Samueli Engineering）

6月10日，该研究以“A 3D Magnetic Hyaluronic Acid Hydrogel for Magnetomechanical Neuromodulation of Primary Dorsal Root Ganglion Neurons”为题发表在《Advanced Materials》杂志上。

文章作者、加州大学洛杉矶分校生物工程学教授Dino Di Carlo说：“许多主流的现代医学都试图通过药物在体内进行化学或分子变化以治疗疾病。然而，最近有团队在力学控制方面有了突破，开辟了一种新的治疗理念—利用外力启动细胞内部有益的变化。”同时，Dino Di Carlo也表示此研究还有很长的路要走，但这一早期的工作表明通往所谓“机械学”的道路很有前景。

磁力如何缓解疼痛？

研究人员在凝胶内部使用小磁性颗粒来控制对机械刺激有反应的细胞蛋白，并控制某些离子的流动。这些蛋白质位于细胞膜上，在触觉和疼痛的感觉中发挥作用。

“研究结果显示，通过利用'神经网络稳态'（即将生物系统恢复到稳定状态），有可能实现通过神经系统来减轻疼痛的信号。最终，这可能会引导一种缓解疼痛的新治疗方法。”该研究的主要作者Andy Kah Ping Tay说。

为了制造磁化凝胶，研究人员选择一种天然存在于脊髓和大脑中的凝胶状物质透明质酸，，它有助于为身体这些部位的细胞提供结构支持。该材料也可以人工生产，作为填料和防潮层应用于化妆品和美容产品中。

研究人员将微小的磁性颗粒放入生物相溶性凝胶中。之后，他们在凝胶中培养出一种原代神经细胞—背根神经节神经元。

在实验室测试中，他们通过施加磁场在粒子上产生“拉力”，最终传递到嵌入的细胞。

研究人员发现，磁感应产生的机械力使神经元中钙离子增加。这种离子的流入表明了神经元对力的反应。随着时间推移稳定地加力，通过减少疼痛信号使神经元适应持续性的刺激。

研究团队建议可以使用不同的生物材料制作磁性凝胶，用于治疗心脏和肌肉方面的疾病。同时，这些类型的生物材料也可用于科学研究，模拟脑震荡或者其他由于受到重大外力导致创伤的情况。