
科学家首次使用3D打印机产生了功能性的人脑组织。
科学家将组织印刷的厚度小于0.01英寸(0.02厘米),并且两者都包含神经细胞和称为的支持单元神经胶质。所有这些细胞都可以彼此通信并形成网络,就像它们在真实的情况下一样人脑。
该组织是使用生物“打印机”创建的,该生物“打印机”在水平层中搅动了含有干细胞的凝胶。然后将干细胞用刺激这种发育的化学物质哄骗,成为脑细胞。将组织层小心地堆叠在实验室菜肴上,以形成完整的组织模型。
印刷组织背后的研究人员在2月1日发表的论文中描述了他们的成就细胞干细胞。他们希望它会补充人类大脑的其他模型 - 这种模型是由实际的人类细胞制成的,更准确地代表了人类大脑的复杂和独特特征传统动物模型做。这些包括所谓的大脑芯片技术,在信用卡大小的设备上模仿脑组织,以及大脑器官,是微型的,简化的大脑模型,这些模型在菜肴中自组装。
然而,与类器官不同,印刷技术使科学家更多地控制了哪些细胞最终在最终组织中的位置。印刷组织中的神经也在两到五周内相互形成连接 - 这一过程可能需要数月的类器官,Dr. Su-Chun Zhang威斯康星大学麦迪逊分校的共同研究作者和神经科学和神经病学教授在一封电子邮件中告诉Live Science。
张说,由于这种速度,不同版本的3D打印的脑组织也可以比器官更容易。因此,该技术对于测试影响大脑功能的疾病(例如神经退行性和精神疾病)的疾病可能特别有用。那是因为可以制作不同的印刷模型以显示每种疾病的特征。
科学家有以前试图打印人类脑组织。但是,最终产品中的神经元和神经元无法彼此形成适当的工作联系。新的打印方法允许网络形成,因为它使用了足够柔软的凝胶以促进此过程,从而使细胞足够伸出并连接。另外,凝胶具有将脑组织层保持在一起所需的附加强度。
与传统的3D打印方法不同,垂直堆叠材料的层,作者水平堆叠了凝胶。这使层变得更薄,因此其中的细胞暴露于尽可能多的氧气和营养物质中。
印刷的干细胞发展成成熟的神经元和神经胶质,它们形成了类似于人类大脑中的网络,甚至相互通信通过称为神经递质的化学信使。通常属于大脑不同部分的印刷细胞(例如其外层或皮层),以及纹状体,这参与了决策 - 也彼此建立了联系。
作者承认,新模型仍然存在缺陷。例如,凝胶的柔软度意味着它不能一次打印多层,因为如果不允许凝胶设置在之间,它们会崩溃。这减慢了打印过程。由于其中细胞的营养需求,各个层的厚度也受到限制,因此限制了组织的整体大小。
张说:“模型是模型,而不是真正的大脑。”但是,该团队正在努力解决这些潜在的陷阱并完善未来的技术。
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