Ingenieurs maken Gooey 3D Brain Model van Silk, Collagen Gel
Inhoudsopgave:
De hersenen zijn een van de belangrijkste weefsels in het lichaam, maar het is erg moeilijk om te studeren bij levende mensen. Hoewel hersenen die in een laboratorium zijn gemaakt, misschien doen denken aan horrorfilm-schurken, hebben onderzoekers van Tufts University een technisch hersenachtig gelmodel ontworpen dat voor het eerst de reacties van levende hersenen nabootst. Een functioneel 3D-hersenweefselmodel brengt onderzoekers een stap dichter bij het begrijpen van wat er gaande is in onze grijze materie.
In een onderzoek dat vandaag in Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) wordt gepubliceerd, melden onderzoekers van Tufts dat hun hersenmodel op vergelijkbare wijze reageert op elektrische en chemische stimulatie als een levend menselijk brein. Het 3D-brein kan ook enkele maanden meegaan, een veel langere houdbaarheid dan eerdere modellen.
AdvertisementAdvertisementHet model is gemaakt van extracellulaire matrix (ECM) gels, zijden steigers en hersencellen die neuronen worden genoemd. Hoewel het ontwerp basaal is, biedt het een solide blauwdruk voor complexere hersenfuncties.
Maak een rondgang door het gezonde menselijke brein »
" Op basis van de architectuur en functies van het brein hebben we geprobeerd deze kenmerken na te bootsen of na te bootsen in de ontwerpen, cellen en systemen van biomateriaal. "Zei de senior auteur David Kaplan, een professor en voorzitter van Tufts 'afdeling biomedische engineering, in een e-mail aan Healthline.
AdvertentieIt's Alive - Soort
Om het model te ontwikkelen onderzochten onderzoekers veel verschillende soorten gels en sponzen, in combinatie en alleen. "We onderzochten alleen gels, alleen sponzen en varianten van elk daarvan, evenals het combinatiesysteem waarvan we vonden dat dit het beste werkte," zei Kaplan.
Voor deze onderzoekers is het fabriceren van menselijk weefsel geen nieuw proces. "Dit alles is gebaseerd op onze jarenlange studies over biomateriaalontwerpen om de vereiste structuur, morfologie, chemie en mechanica vast te leggen om te voldoen aan de cel- en weefselkweekbehoeften in 3D," zei Kaplan.
AdvertisementAdvertisementHet resulterende 3D-hersenschorsachtige weefsel is gemaakt van op zijdeproteïnen gebaseerde steigers, ECM-composiet en corticale neuronen - de cellen die de algemene grijze massa van de hersenen vormen. "Voor het hersensysteem waren we niet zeker hoe goed de connectiviteit zou worden gevormd en hoe goed de functies zouden laten zien, maar deze bleken goed te zijn dankzij de biomateriaalontwerpen en de algehele systeemintegratie", zei Kaplan.
De onderzoekers testten eerst de reactie van het hersenweefsel op elektrische stimulatie. Vervolgens observeerden ze de impact van het laten vallen van een gewicht op het model, het simuleren van een traumatisch hersenletsel (TBI). Net als een echt brein liet het model glutamaat vrij, een stof waarvan bekend is dat deze zich ophoopt na een TBI.
Gerelateerd nieuws: Berkeley-onderzoekers ontwikkelen noodmedicijn voor hersenletsel »
Hersenen van de toekomst
Toekomstige tests van het hersenmodel zouden de effecten van medicijnen op de hersenen kunnen onderzoeken, evenals andere soorten trauma's. Het 3D-model kan ook worden gebruikt om hersenstoornissen te onderzoeken.
"We denken dat het een groot potentieel heeft op veel gebieden van hersenonderzoek, waaronder studies naar geneesmiddelen, hersenstoornissen, trauma's en reparaties, de invloed van voeding of toxicologie op ziektetoestand en -functies, enz.", Aldus Kaplan.
AdvertentieAdvertentieZoals bij elk model, zou dit hersenstof voor de gelei kunnen profiteren van verder knutselen.
"We zien hier veel richtingen in, voortbouwend op wat we hebben gedaan als een startpunt," zei Kaplan. Modificaties kunnen het toevoegen van meer complexiteit omvatten om de hersenfunctie beter te emuleren en de houdbaarheid van het model te verlengen tot zes maanden om langzaam ontwikkelende neurologische ziekten zoals de ziekte van Alzheimer te bestuderen.
Lees meer: kunt u uw risico op Alzheimer door uw dieet verlagen? »
