Дослідники створили першу повністю синтетичну модель людської мозкової тканини. Вона детальніша за попередні лабораторні аналоги і при цьому не містить жодних матеріалів тваринного походження. Це справжній прорив для нейроінженерії, яка намагається відтворити складне середовище мозку, де клітини ростуть, взаємодіють і формують зв’язки.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Тривимірні тканинні моделі давно вважають перспективним способом імітувати мозкові процеси, проте існуючі технології часто не здатні точно передати тонкі структури, що визначають поведінку клітин. Команда з Каліфорнійського університету в Ріверсайді, США, вперше створила матеріал, який поводиться як мозкова тканина, але сформований зі штучних компонентів. Нову систему назвали Bijel Integrated PORous Engineered System або BIPORES. Це відкриття може суттєво зменшити потребу в дослідженнях на тваринних зразках і підтримує тенденцію США до поступової відмови від тестування ліків на тваринах.
Матеріал BIPORES базується на поліетиленгліколі, інертному полімері, який зазвичай не здатний утримувати клітини. Раніше для цього потрібні були білкові покриття, однак у новій технології цю проблему вирішили за допомогою складної пористої структури. Дослідники використали техніку STrIPS, що дозволяє створювати матеріали зі «спіненими» внутрішніми порожнинами, проте раніше їх товщина обмежувалася двомастами мікрометрами. У BIPORES цю межу вдалося подолати завдяки поєднанню великомасштабних волокон і біконтинуальних емульсійних гелів, стабілізованих наночастинками кремнезему.
За допомогою мікрофлюїдної установки та біопринтера науковці побудували тривимірну структуру з мережею взаємопов’язаних пор. Вони дозволяють кисню, поживним речовинам і клітинним відходам вільно переміщатися всередині матеріалу, що критично для здорового росту клітин. Під час тестів нейральні стовбурові клітини не лише успішно закріплювалися на поверхні, а й активно розросталися та утворювали функціональні нервові зв’язки.
Дослідники підкреслюють, що стабільність штучного каркасу дає можливість проводити довготривалі експерименти, які краще відображають поведінку зрілих нейронів. Це важливо для моделювання нейродегенеративних хвороб або дослідження наслідків травм.
Сам матеріал створюється зі спеціальної рідкої суміші поліетиленгліколю, води та етанолу. Коли потік цієї суміші змішується із струменем води, компоненти розділяються, а короткий спалах світла «фіксує» момент утворення складної пористої структури. Така архітектура нагадує природну будову тканин і дозволяє клітинам поводитися значно природніше.
Нині зразки мають діаметр приблизно два міліметри, але команда вже працює над більшими моделями та досліджує, як цю технологію можна адаптувати для створення синтетичної печінкової тканини. Їхня довгострокова мета – створити лабораторну екосистему мініатюрних органів, які взаємодіють так само, як реальні системи людського тіла.
На думку дослідників, саме такі комплексні моделі допоможуть вивчати хвороби у більш природному середовищі, тестувати нові ліки та створювати терапії, здатні відновлювати або замінювати пошкоджені тканини. Новий підхід значно наближає науку до реалістичного відтворення поведінки мозку поза людським організмом.
Читайте також: