3D Baskılı Sinir Ağları Canlanıyor

Özet: Mühendisler, canlı nöronlarla dolu “biyomürekkepler” kullanarak sinir ağlarının 3 boyutlu baskısına öncülük etti. Bu yeni teknik, yaşayan bir beyinde görülen karmaşık bağlantıları taklit eden 3 boyutlu sinir devrelerinin oluşturulmasına olanak tanıyor.

Gri ve beyaz madde arasında köprü oluşturan bu biyobaskılı ağlar, spontane sinir aktivitesi sergiliyor ve uyaranlara yanıt veriyor. Bu ilerleme, hastalık mekanizmalarından sinir sistemi üzerindeki ilaç etkilerine kadar daha derin nörolojik araştırmalara yönelik yollar açıyor.

Ana unsurlar:

1. Araştırmacılar iki farklı biyomürekkep kullandılar: biri canlı hücrelerle dolu, diğeri ise beyindeki gri ve beyaz madde düzenlemesini kopyalayan canlı hücrelerle dolu.
2. Ortaya çıkan 3 boyutlu sinir yapıları, tıpkı canlı bir beyin gibi, farklı korteks katmanları arasında bağlantılar oluşturan nöritlerle gerçek bağlantılar sergiledi.
3. 3D biyobaskılı sinir ağları, spontan elektriksel aktivite sergileyerek sinir bilimi ve biyobaskı alanlarında büyük bir ilerlemeye işaret etti.

Kaynak: Monash Üniversitesi

Monash Üniversitesi Mühendislik araştırmacıları, laboratuvarda büyüyebilen ve sinir sinyallerini iletebilen ve bunlara yanıt verebilen 3 boyutlu sinir ağlarını basmak için canlı sinir hücreleri (nöronlar) içeren “biyomürekkepleri” başarıyla kullandılar.

Teknoloji şu adreste yayınlandı: Gelişmiş Sağlık Malzemeleri.

Araştırmacılar, doku mühendisliği yaklaşımı ve sırasıyla canlı hücreler ve hücre dışı materyaller içeren iki biyomürekkep ile biyobaskı kullanarak, beyinde görülen gri madde ve beyaz maddenin düzenini taklit etmeyi başardılar.

Araştırmayı yürüten Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden Profesör John Forsythe, iki boyutlu sinir hücresi kültürlerinin daha önce sinir ağlarının oluşumunu ve hastalık mekanizmalarını incelemek için kullanıldığını, ancak bu nispeten düz yapıların gerçekleri yansıtmadığını söyledi. Nöronların büyüme ve çevreleriyle etkileşim kurma şekli.

Profesör Forsythe, “Bu araştırmada oluşturulan ağlar, canlı bir beyindeki devrelerin 3 boyutlu doğasını yakından kopyaladı; burada sinir hücreleri, korteksin farklı katmanları arasında bağlantılar oluşturmak için nörit adı verilen süreçleri genişletiyor” dedi.

“Basılı ‘gri madde’ veya hücresel katmandaki nöronlardan büyüyen projeksiyonların, ‘beyaz madde’ katmanı boyunca kolaylıkla büyüdüğünü ve bunu diğer katmanlardaki nöronlarla iletişim kurmak için bir ‘otoyol’ olarak kullandığını bulduk.

“Beynin bölgelerinde gördüklerimize benzer temel bir düzen oluşturmakla kalmadık, aynı zamanda nöronların aslında benzer şekilde davrandığını ve performans sergilediğini de bulduk.”

Hassas elektrofizyolojik ölçümler, elektrik ve ilaç uyarımı ile uyarılan yanıtlara ek olarak 3 boyutlu nöron ağlarında kendiliğinden sinir benzeri aktivitenin gerçekleştiğini doğruladı.

Doku mühendisliğiyle üretilmiş 3 boyutlu ağlarda tespit edilebilir elektriksel aktivitenin varlığı, sinir bilimi ve biyobaskı alanında önemli bir ileri adımı temsil ediyor.

Biyobaskılı 3 boyutlu sinir ağları, sinirlerin ve sinir ağlarının nasıl oluştuğunu ve büyüdüğünü incelemek, bazı hastalıkların nörotransmisyonu nasıl etkilediğini araştırmak ve ilaçların sinir hücreleri ve sinir sistemi üzerindeki etkilerini taramak için umut verici bir platform olabilir.

Bu nöroteknoloji araştırma haberi hakkında

Soyut

Bağımsız Biyobaskılı Hidrojel Yapılarda 3D Fonksiyonel Nöronal Ağlar

Merkezi sinir sistemi içindeki hücre dışı matrisin bileşimi, elastikiyeti ve organizasyonu beynin mimarisine ve işlevine katkıda bulunur. İn vitro modelleme perspektifinden bakıldığında, 3 boyutlu sinir mikro ortamlarını taklit etmek için yumuşak biyomateryallere ihtiyaç vardır.

Birçok çalışma, toplu hidrojel sistemlerinde 3 boyutlu kültürü ve sinir ağı oluşumunu araştırmış olsa da, bu yaklaşımların, hücreleri karmaşık beyin mimarilerini taklit edecek şekilde konumlandırma konusunda sınırlı yeteneği vardır. Bu çalışmada, sıçanların beyinlerinden akut olarak izole edilen kortikal nöronlar ve astrositler, 3 boyutlu nöronal yapılar oluşturmak için bir hidrojelde biyolojik olarak basılmıştır.

Çoklu biyomürekkep yaklaşımıyla hücresel ve hücresel olmayan şeritlerin başarılı bir şekilde biyobasılması, kortikal yapıları anımsatan gri ve beyaz madde izlerinin daha sonra oluşmasına olanak tanır. İmmünohistokimya yoğun, 3 boyutlu akson ağlarının oluşumunu gösterir. Bu 3 boyutlu nöron ağlarındaki kalsiyum sinyallemesi ve hücre dışı elektrofizyoloji, farmakolojik ve elektriksel stimülasyon altında uyarılmış aktivitelere ek olarak spontan aktiviteyi de doğrular.

Sistem ve biyobaskı yaklaşımları, farklı biyomürekkep ve hücre türlerinden yüksek çözünürlük ve verimle yumuşak, bağımsız nöron yapıları üretme kapasitesine sahiptir; bu, sinir ağları, mühendislik nöromorfik devreleri ve in vitro ilaçlarla ilgili temel soruların anlaşılması için umut verici bir platform sağlar. tarama.