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Posted in | Bionanotechnology

Microfabrication Inspiró a Técnica de Diseño que Creara los Tejidos Cerebrales tridimensionales

Published on November 30, 2012 at 6:10 AM

El Préstamo de las técnicas del microfabrication usadas en los representantes técnicos de la Facultad de Medicina de la industria, del MIT y de Harvard (HMS) del semiconductor ha desarrollado una manera simple y barata de crear los tejidos cerebrales tridimensionales en un plato del laboratorio.

Los representantes técnicos del MIT han ideado una manera de empilar las neuronas para formar el tejido cerebral tridimensional. (Imagen: Ejemplos Médicos de Marcia Williams)

La nueva técnica rinde las construcciones del tejido que imitan de cerca la composición celular de ésos en el cerebro vivo, permitiendo que los científicos estudien cómo las neuronas forman conexiones y predecir cómo las células de pacientes individuales pudieron responder a diversas drogas. El trabajo también pavimenta la manera para desarrollar los implantes bioengineered para reemplazar el tejido dañado para los sistemas del órgano, según los investigadores.

“Pensamos que trayendo esta clase de mando y de manipulación en la neurobiología, podemos investigar muchas diversas direcciones,” decimos Utkan Demirci, profesor adjunto en la División Harvard-MIT de las Ciencias y de la Tecnología (TGV) de la Salud.

Demirci y Ed Boyden, profesor adjunto de la ingeniería biológica y del cerebro y ciencias cognitivas en Media Lab del MIT y el Instituto de McGovern, son autores mayores de un papel que describe la nueva técnica, que aparece en la edición en línea del 27 de noviembre de los Materiales Avanzados del gorrón. El autor importante del papel es Umut Gurkan, un postdoc en TGV, Facultad de Medicina de Harvard y Brigham y el Hospital de las Mujeres.

“Retos Únicos”

Aunque los investigadores hayan tenido cierto éxito el crecer de tejidos artificiales tales como hígado o riñón, “el cerebro presenta algunos retos únicos,” Boyden dice. “Uno de los retos es la heterogeneidad espacial increíble. Hay tan muchas clases de células, y tienen tal cableado complejo.”

El Tejido cerebral incluye muchos tipos de neuronas, incluyendo las neuronas inhibitorias y excitadoras, así como las células de apoyo tales como células glial. Todas estas células ocurren en las relaciones de transformación específicas y en ubicaciones específicas.

Para imitar esta complejidad arquitectónica en sus tejidos dirigidos, los investigadores embutieron una mezcla de las neuronas tomadas de la corteza primaria de ratas en las hojas del hidrogel. También incluyeron componentes de la matriz extracelular, que proporciona el soporte estructural y las ayudas regulan comportamiento de la célula.

Esas hojas entonces fueron empiladas en las capas, que se pueden tapar juntas usando luz para reticular hidrogeles. Revistiendo capas de geles con los photomasks plásticos de dimensiones de una variable diversas, los investigadores podrían controlar cuánto del gel fue expuesta a la luz, así controlando la dimensión de una variable tridimensional de la construcción de múltiples capas del tejido.

Este tipo de fotolitografía también se utiliza para construir los circuitos integrados sobre los semiconductores - un proceso que requiera una máquina del alineador del photomask, que cuesta decenas de miles de dólares. Sin Embargo, las personas desarrollaron una manera mucho menos costosa de ensamblar tejidos usando las máscaras hechas de las hojas del plástico, similares a las transparencias, sujetadas en el lugar con los contactos de alineación.

Los cubos del tejido se pueden hacer con una precisión de 10 micrones, comparable a la talla de un cuerpo unicelular. En el otro extremo del espectro, los investigadores están apuntando crear un milímetro cúbico del tejido cerebral con 100.000 células y 900 millones de conexiones.

Preguntas fundamentales de Contestación

Porque los tejidos incluyen un repertorio diverso de neuronas, ocurriendo en las mismas relaciones de transformación que hacen en tejido cerebral natural, podrían ser utilizados para estudiar cómo las neuronas forman las conexiones que permiten que comuniquen con uno a.

“A corto plazo, hay muchas preguntas fundamentales que usted puede contestar sobre cómo las células obran recíprocamente con uno a y responden a las señales de entrada ambientales,” Boyden dice.

En primer lugar, los investigadores utilizaron estas construcciones del tejido para estudiar cómo el ambiente de una neurona pudo obligar su incremento. Para hacer esto, colocaron las únicas neuronas en los cubos del gel de diversas tallas, después midieron los neurites de las células, las extensiones largas que las neuronas utilizan para comunicar con otras células. Resulta eso bajo estas condiciones, las neuronas consiguen “claustrofóbicas,” Demirci dice. “En pequeños geles, no envían necesariamente como los neurites largos como en un gel cinco-tiempo-más grande.”

A largo plazo, los investigadores esperan ganar una mejor comprensión de cómo diseñar los implantes del tejido que se podrían utilizar para reemplazar el tejido dañado en pacientes. Mucha investigación se ha hecho en esta área, pero ha sido difícil imaginar si los nuevos tejidos están alambrando correctamente hacia arriba con el tejido existente y están intercambiando las clases correctas de información.

Otra meta a largo plazo está utilizando los tejidos para el remedio personalizado. Un día, doctores puede poder tomar las células de un paciente con un desorden neurológico y transformarlas en las células madres pluripotent inducidas, después induce a estas construcciones que crezcan en las neuronas en un plato del laboratorio. Exponiendo estos tejidos a muchas drogas posibles, “usted puede ser que pueda imaginar si una droga se beneficiaría que la persona sin tener que pasar los años que les dan los lotes de diversas drogas,” Boyden dice.

Fuente: http://web.mit.edu

Last Update: 1. December 2012 04:31

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