Это работает. Ученые напечатали на 3D-принтере структуру, имитирующую мозг
Исследователи из Делфтского технического университета в Нидерландах разработали инновационную технологию 3D-печати, которая позволяет создавать среду, имитирующую мозг, для изучения роста и развития нейронов.
Ключевые клетки мозга, нейроны, образуют сложные сети путем обмена сигналами, что позволяет мозгу учиться и адаптироваться. Понимание того, как именно нейроны формируют эти сети, является ключевым для изучения неврологических расстройств, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и аутизм.
Традиционные методы выращивания нейронов в чашках Петри не обеспечивают условий, которые имитируют естественную среду мозга. В отличие от плоской и жесткой поверхности чашек Петри, мозг имеет мягкую и волокнистую структуру.
Для решения этой проблемы исследователи разработали 3D-печатную «мозгоподобную среду», в которой нейроны могут расти и развиваться подобно тому, как это происходит в настоящем мозге.
Используя технологию двухфотонной полимеризации, ученые создали массивы наностолбиков, которые имитируют мягкую нервную ткань и волокна внеклеточного матрикса мозга. Каждый столбик в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Изменяя ширину и высоту столбиков, исследователи смогли настроить их механические свойства, создав ощущение мягкой, подобной мозгу среды для нейронов.
В ходе исследования ученые вырастили три различных типа нейронных клеток на этих наностолбиках. В отличие от традиционных чашек Петри, где нейроны росли хаотично, на 3D-печатных массивах нейроны формировали организованные сети под определенными углами.
Исследование также выявило новые сведения о конусах роста нейронов — структурах, которые направляют растущие нейроны в поисках новых связей. В 3D-печатной среде конусы роста нейронов активно исследовали окружающее пространство, формируя длинные отростки, что больше напоминает естественный процесс, происходящий в мозге.
Более того, ученые обнаружили, что 3D-печатная среда способствует созреванию нейронов. Клетки, выращенные на наностолбиках, демонстрировали более высокий уровень маркеров зрелых нейронов по сравнению с клетками, выращенными на плоских поверхностях.
Эта технология предлагает уникальную возможность для изучения различий между здоровыми мозговыми сетями и сетями, пораженными неврологическими расстройствами. В будущем она может быть использована для разработки новых методов лечения этих заболеваний.
Исследователи отмечают, что 3D-печатная модель обладает высокой воспроизводимостью и позволяет более точно контролировать условия, в которых растут нейроны, по сравнению с использованием гелевых матриц, которые могут отличаться от партии к партии.
Эта работа открывает новые горизонты в изучении мозга и нейронных сетей, а также дает надежду на создание эффективных методов борьбы с неврологическими заболеваниями.
