Ingeniører Gør Gooey 3D Brain Model fra Silke, Collagen Gel

Hjernen er et af de vigtigste væv i kroppen, men det er meget svært at studere i levende mennesker. Mens hjerner lavet i et laboratorium kan minder om horror film skurke, har forskere på Tufts University bioengineered en funktionel hjernelignende gel model, der for første gang efterligner svarene fra de faktiske levende hjerner. En funktionel 3D-hjernevævsmodel bringer forskere et skridt tættere på at forstå, hvad der sker i vores grå stof.

I en undersøgelse, der blev offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), rapporterer forskere fra Tufts, at deres hjernemodel reagerer på samme måde som elektrisk og kemisk stimulering som en levende menneskelig hjerne. 3D-hjernen kan også vare i flere måneder, en langt længere holdbarhed end tidligere modeller.

AnnonceAdvertisement

Modellen er lavet af ekstracellulære matrix (ECM) geler, silke stilladser og hjerneceller kaldet neuroner. Mens designet er grundlæggende, giver det en solid plan for mere kompleks hjernens funktion.

"På baggrund af hjernens arkitektur og funktioner forsøgte vi at efterligne eller efterligne disse funktioner i biomaterialets design, celler og system, "Sagde undersøgelsens seniorforfatter David Kaplan, professor og formand for Tufts 'biomedicinske ingeniørafdeling, i en email til Healthline

. Annonce

Det er Alive - Sort af

For at udvikle modellen undersøgte forskerne mange forskellige typer geler og svampe, i kombination og alene. "Vi undersøgte geler alene, svampe alene og varianter af hver af disse såvel som det kombinationssystem, som vi fandt fungerede bedst," sagde Kaplan.

For disse forskere er fremstilling af humant væv ikke en ny proces. "Alt dette emuleret fra vores langvarige studier af biomaterialedesigner til at indfange den nødvendige struktur, morfologi, kemi og mekanik til at matche celle- og vævskulturbehov i 3D," siger Kaplan.

AnnonceAdvertisement

Det resulterende 3D hjerneagtige væv er lavet af silkeproteinbaserede stilladser, ECM-kompositmaterialer og kortikale neuroner - cellerne der udgør det, der almindeligvis kaldes hjernens gråstof. "For hjernesystemet var vi ikke sikre på, hvor godt forbindelsen ville danne, og hvor godt funktionerne ville vise, men det viste sig godt på grund af biomaterialedesignerne og den samlede systemintegration," sagde Kaplan.

Forskerne testede først hjernevævets reaktion på elektrisk stimulering. Derefter observerede de virkningen af ​​at tabe en vægt på modellen, som simulerer en traumatisk hjerneskade (TBI). Som en ægte hjerne frigjorde modellen glutamat, et kemikalie, der vides at akkumulere efter en TBI.

Relaterede Nyheder: Berkeley-forskere, der udvikler narkotika til hjerneskade.

Fremtidens hjerner

Fremtidige tests af hjernemodellen kan undersøge virkningerne af medicin på hjernen samt andre former for traume. 3D-modellen kunne også bruges til at udforske hjerne dysfunktion.

"Vi mener, at det har et stort potentiale inden for mange områder inden for hjerneforskning, herunder undersøgelser af stoffer, hjernedysfunktion, traume og reparation, virkningen af ​​ernæring eller toksikologi på sygdomstilstand og -funktioner mv." Kaplan sagde.

AnnonceAdvertisement

Som med enhver model, kunne dette jellyhjernemateriale drage fordel af yderligere tinkering.

"Vi ser mange retninger til at gå med dette ud fra det, vi har lavet som udgangspunkt," sagde Kaplan. Modifikationer kan omfatte at tilføje mere kompleksitet for bedre at efterligne hjernefunktionen og forlænge holdbarheden af ​​modellen til seks måneder for at studere langsomt udviklende neurologiske sygdomme som Alzheimers.

Læs mere: Kan du nedsætte din risiko for Alzheimers gennem din kost? »