Учени създадоха първата напълно синтетична мозъчна тъкан – без никакви биологични компоненти

Биоинженери от Калифорнийския университет в Ривърсайд са разработили първата функционална тъкан, подобна на мозъчната, но напълно лишена от биологични материали. Новата платформа, наречена BIPORES, е базирана на синтетичен полимер и е проектирана прецизно да пресъздаде сложната структура на извънклетъчната матрица – средата, която поддържа растежа, развитието и свързването на нервните клетки.

Материалът е базиран на химически неутралния полимер полиетиленгликол (PEG), който отблъсква клетките подобно на тефлонова повърхност. Протеини като ламинин или фибрин обикновено са необходими, за да задържат клетките върху такива повърхности, но в този случай учените са ги елиминирали, според New Atlas. За да решат този проблем, те са използвали технология със сложна структура, включваща меки материали във вид на биогелове (bijels) със седловидна вътрешна повърхност. Рамката е стабилизирана от наночастици от силициев диоксид.

Използвайки микрофлуидна система и биопринтер, екипът е създал триизмерни структури с пластови и взаимосвързани пори, позволяващи свободното движение на хранителни вещества и отпадъци и подпомагащи растежа на клетките в дълбочина. Тестове с невронни стволови клетки (NSCs) демонстрираха тяхното стабилно прикрепване, растеж и формиране на функционални невронни връзки.

Както отбелязва водещият автор Принс Дейвид Окоро, стабилността на проектираното скеле позволява дългосрочни изследвания, което е особено важно, защото зрелите мозъчни клетки по-точно отразяват функциите на реалната тъкан при изучаване на заболявания или наранявания. За да се създаде скелето, което представлява течност, съставена от PEG, етанол и вода, е прекарана през микроскопични стъклени тръбички. При среща с водна струя компонентите започват да се разделят и кратка светкавица улавя тази структура, създавайки гъбест материал с множество пори.

Иман Ношади, доцент по биоинженерство, също така заяви, че материалът осигурява на клетките всичко необходимо, за да растат, да се организират и да комуникират в клъстери, давайки на изследователите безпрецедентен контрол върху поведението на клетките. Диаметърът на скелета в момента е два милиметра, но екипът вече работи по увеличаването му и е публикувал статия за използването на подобен подход за моделиране на чернодробна тъкан.

Крайната цел на учените е да създадат мрежа от мини-органи в лабораторен мащаб, способни да взаимодействат помежду си, подобно на системите в човешкото тяло. Както обясни Ношади, подобна система ще им позволи да наблюдават как едно и също лекарство влияе върху различните тъкани и как патологията в един орган може да повлияе върху други. От гледна точка на биомиметичните методи, предложеният метод по-точно възпроизвежда архитектурата на реалната мозъчна тъкан, което го прави ценен инструмент за изучаване на неврологични заболявания, тестване на лекарства и разработване на терапии за възстановяване на увредена нервна тъкан.