研究

中脑项目探索3D打印干细胞治疗神经疾病

一个干细胞研究项目由阿斯顿大学该公司正在开发3D纳米打印技术,他们声称该技术将给神经科学和帕金森症、痴呆症等疾病的治疗带来革命性的变化。

欧盟资助的Meso-Brain项目旨在生成可定制的干细胞衍生神经元3D打印网络,以产生新一代精确的建模和测试工具。

该项目希望通过结合人类干细胞生物学、纳米级3D打印、计算网络建模和光片显微镜的前沿研究,解决当前神经元培养技术的局限性,以发现长期缓解脑功能障碍的新治疗方案。

中脑大脑希望解锁大脑运作的有意义和切实可行的见解,最终将允许研究人员比以往任何时候都更现实地模拟脑网络。

中脑项目概念。通过Meso-Brain形象。
中脑项目概念。通过Meso-Brain形象。

细胞3 d打印

干细胞通常用作体内的修复系统,并且未经专业化,能够发展成各种不同类型的细胞。这样,在需要时,干细胞可以发展成血液,肌肉和脑细胞等专业细胞。

细胞3D打印是一个领域,正收到越来越多的兴趣,作为一种手段,利用这些理想的属性,特别是再生医学和生物打印应用的研究人员和3D打印公司。

例如,3D打印机OEM三维系统宣布了一项突破打印到Perfusion生物打印平台今年早些时候,现在可以迅速生产全尺寸的人肺脚手架,这些肺脚手架可以用活细胞灌注以产生组织。同时,科学家们布法罗大学的已经开发出一种新的3D生物打印方法,它减少了创建充满细胞的水凝胶结构所需的时间,有可能带来3D打印器官更接近现实

其他地方,来自的研究人员新南威尔士大学发展出一种新技术来了吗3D打印骨骼模拟结构含有潜在用途的活细胞,骨组织工程和疾病建模以及创造的新生物链隆德大学能够支持新细胞和血管的生长一旦移植到新材料中。

与“中脑”项目类似,3D生物打印技术此前已被医疗技术公司应用Fluicell研发公司Cellectricon,卡罗林斯卡医学院大学将神经脑细胞排列成复杂的模式为了模拟神经系统疾病的进展。

使用Fluicell的Biopixlar平台,科学家能够精确地打印一系列基于细胞的结构(图为)。通过Fluicell形象。
利用Fluicell的Biopixlar平台,科学家能够精确地3D打印出一系列基于细胞的结构(如图)。通过Fluicell形象。

Meso-Brain项目

该项目于2016年由阿斯顿大学首次启动,目标是使用纳米级3D打印技术复制大脑的神经网络。此后,该项目得到了欧盟的进一步资助地平线2020 FET-Open加快神经科学研究与药物发现步伐的计划。

该项目由阿斯顿大学协调,由来自三个国家的6个合作伙伴组成,其中包括人类细胞培养专家Axol生物科学,数字服务提供商风筝创新光子科学研究所(ICFO)巴塞罗那大学, 和LZH激光中心汉诺威e

Meso-Brain结合了“革命性”的工具,用于微加工、神经元网络发展和监测,以及功能分析,带来了量身定制的3D人类神经元网络。

通过中脑大脑,联盟正在努力开发一种新型的神经培养和与导电聚合物集成的交互界面系统,这将促进电刺激和单个细胞的记录。

在大脑中自然发展的回路中,神经元和连接首先被普遍配置,然后随着时间的推移,随着化学和电活动的反应逐渐完善。为了在研究人员自己的3D打印支架上复制这一过程,通过使用化学信息和电活动,从干细胞中提取的神经元和星形胶质细胞在特定的嗜细胞点发育,以促进和驱动功能网络的发展。

在此过程之后,使用新开发的数学公式绘制功能连接图,以验证3D打印神经网络结构的功能。

3D印刷脚手架的可定制属性使荧光成像和与光子和光学方法的询问能够,因此可以看出神经元的实时相互作用。

人类血管模型创建使用打印灌注过程“图像通过联合治疗
使用3D系统的打印到灌注过程创建的人体血管模型。图片来自联合治疗公司。

中脑的未来影响

希望中部大脑中的研究发展将允许研究人员准确和动态地模拟脑网络以识别各种功能障碍状态的神经元,并测试其对新药和其他治疗的反应。

据项目合作伙伴称,表现出生理相关和可重复的建筑和活动的人3D神经元网络的发展可以是科学界的“基础”,使人类脑网络功能的大规模科学调查。

该项目的研究成果还有望促进人体细胞和人类疾病模型的大规模药物试验,并最终推动中枢神经系统治疗和修复的神经移植技术的发展。

最终,研究人员相信中脑可以帮助理解和治疗一系列神经疾病,如痴呆、帕金森氏症和脑创伤。

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