Ingeniører Lag Gooey 3D Brain Modell fra Silke, Kollagen Gel

Hjernen er et av de viktigste vev i kroppen, men det er veldig vanskelig å studere hos levende mennesker. Mens hjerner laget i et laboratorium kan minne om skrekkfilmskurker, har forskere ved Tufts University bioengineered en funksjonell hjerneaktig gelmodell som for første gang etterligner svarene til de faktiske levende hjerner. En funksjonell 3D hjernevævsmodell bringer forskerne ett skritt nærmere for å forstå hva som skjer i vår grå sak.

I en studie som ble offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), rapporterer forskere fra Tufts at deres hjernemodell reagerer på lignende måte som elektrisk og kjemisk stimulering som en levende menneskelig hjerne. 3D-hjernen kan også vare i flere måneder, en mye lengre holdbarhet enn tidligere modeller.

AnnonseAdvertisement

Modellen er laget av ekstracellulære matriks (ECM) geler, silke stillas og hjerneceller kalt nevroner. Mens designen er grunnleggende, gir den et solidt blåkopi for mer komplisert hjernefunksjon.

"Basert på hjernens arkitektur og funksjoner, prøvde vi å etterligne eller etterligne disse funksjonene i biomaterialene, cellene og systemet, "Sa studiens seniorforfatter David Kaplan, professor og leder av Tufts 'biomedisinske ingeniøravdeling, i en epost til Healthline

. Annonse

Det er Alive - Sort av

For å utvikle modellen, undersøkte forskerne mange forskjellige typer geler og svamper, i kombinasjon og alene. "Vi undersøkte geler alene, svamper alene og varianter av hver av disse, samt kombinasjonssystemet som vi fant fungerte best," sa Kaplan.

For disse forskerne er fremstilling av menneskelig vev ikke en ny prosess. "Dette alt emulert fra våre langvarige studier på biomaterialedesign for å fange den nødvendige strukturen, morfologi, kjemi og mekanikk for å matche celle- og vevskulturbehov i 3D," sa Kaplan.

Annonseversjon

Det resulterende 3D-hjerneviktige vevet er laget av silkeproteinbasert stillas, ECM-kompositt og kortikale nevroner - cellene som utgjør det som vanligvis kalles hjernens gråmasse. "For hjernens system var vi ikke sikre på hvor godt tilkoblingen ville danne og hvor godt funksjonene ville vise, men disse viste seg bra på grunn av biomaterialedesignene og den generelle systemintegrasjonen," sa Kaplan.

Forskerne testet først hjernevævets respons på elektrisk stimulering. Så observert de virkningen av å legge vekt på modellen, simulerer en traumatisk hjerneskade (TBI). Som en ekte hjerne frigjorde modellen glutamat, et kjemikalie kjent for å akkumulere etter en TBI.

Relaterte nyheter: Berkeley-forskere utvikler narkotika for hjerneskader »

Fremtidens hjerner

Fremtidige tester av hjernemodellen kan undersøke effekten av medisiner på hjernen, så vel som andre typer traumer. 3D-modellen kan også brukes til å utforske hjernedysfunksjon.

"Vi føler at det har et stort potensial på mange områder av hjerneforskning, inkludert studier av narkotika, hjernedysfunksjon, traumer og reparasjoner, virkningen av ernæring eller toksikologi på sykdomstilstand og -funksjoner, etc.", sa Kaplan.

AnnonseAvgift

Som med hvilken som helst modell, kan denne jellyhjernematerien dra nytte av ytterligere tinkering.

"Vi ser mange veibeskrivelser å gå med dette, bygger på det vi har gjort som utgangspunkt," sa Kaplan. Modifikasjoner kan omfatte å legge til mer kompleksitet for å bedre emulere hjernens funksjon og forlenge holdbarheten til modellen til seks måneder for å studere sakte å utvikle nevrologiske sykdommer som Alzheimers.

Les mer: Kan du redusere risikoen for Alzheimers gjennom din diett? »