Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Bionanotechnology

La Microfabbricazione Ha Ispirato la Tecnica di Progettazione Per Creare i Tessuti Cerebrali 3-D

Published on November 30, 2012 at 6:10 AM

Il Prestito dalle tecniche di microfabbricazione utilizzate negli ingegneri della Facoltà di Medicina dell'industria, del MIT e di Harvard (HMS) a semiconduttore ha sviluppato un modo semplice ed economico creare i tessuti cerebrali tridimensionali in un piatto del laboratorio.

Gli ingegneri del MIT hanno inventato un modo impilare i neuroni per formare il tessuto cerebrale tridimensionale. (Immagine: Illustrazioni Mediche di Marcia Williams)

La nuova tecnica rende le costruzioni del tessuto che imitano molto attentamente la composizione cellulare di quelle nel cervello vivente, permettendo che gli scienziati studino come i neuroni formano le connessioni e predire come le celle dai diversi pazienti potrebbero rispondere alle droghe differenti. Il lavoro egualmente apre la strada per sviluppare gli innesti bioengineered per sostituire il tessuto nocivo per i sistemi dell'organo, secondo i ricercatori.

“Pensiamo che introducendo questo genere di controllo e di manipolazione nella neurobiologia, possiamo studiare molte direzioni differenti,„ diciamo Utkan Demirci, un assistente universitario nella Divisione Harvard-MIT delle Scienze e Tecnologie di Salubrità (TAV).

Demirci e Ed Boyden, professore associato di assistenza tecnica biologica e del cervello e scienze cognitive a Media Lab del MIT ed all'Istituto di McGovern, sono autori senior di un documento che descrive la nuova tecnica, che compare nell'edizione online del 27 novembre dei Materiali Avanzati del giornale. L'autore principale del documento è Umut Gurkan, un postdoc al TAV, Facoltà di Medicina di Harvard e Brigham e l'Ospedale delle Donne.

“Sfide Uniche„

Sebbene i ricercatori abbiano avuti certo successo coltivare i tessuti artificiali quali fegato o il rene, “il cervello presenta alcune sfide uniche,„ Boyden dice. “Una delle sfide è l'eterogeneità spaziale incredibile. Ci sono tanti generi di celle ed hanno tali collegamenti complessi.„

Il Tessuto cerebrale comprende molti tipi di neuroni, compreso i neuroni inibitori ed eccitanti come pure le celle complementari quali le celle glial. Tutte queste celle si presentano ai rapporti specifici e nelle posizioni specifiche.

Per imitare questa complessità architettonica nei loro tessuti costruiti, i ricercatori hanno incassato una miscela delle cellule cerebrali catturate dalla corteccia primaria dei ratti nelle lamiere sottili di idrogel. Egualmente hanno compreso le componenti della matrice extracellulare, che fornisce il supporto strutturale e le guide regolamentano il comportamento delle cellule.

Quelle lamiere sottili poi sono state impilate in livelli, che possono essere sigillati insieme facendo uso di indicatore luminoso per unire con legami atomici incrociati gli idrogel. Dagli strati di copertura dei gel con i photomasks di plastica delle forme varianti, i ricercatori potrebbero gestire quanto del gel è stato esposto ad indicatore luminoso, così gestendo la forma 3-D della costruzione a più strati del tessuto.

Questo tipo di fotolitografia egualmente è usato per costruire i circuiti integrati sui semiconduttori - un trattamento che richiede un commputer del aligner del photomask, che costa decine di migliaia di dollari. Tuttavia, il gruppo ha sviluppato un modo molto meno costoso montare i tessuti facendo uso delle maschere fatte dalle lamiere sottili di plastica, simili alle trasparenze sopraelevate, tenute sul posto con i perni di allineamento.

I cubi del tessuto possono essere fatti con una precisione di 10 micron, comparabile alla dimensione di un organismo unicellulare. All'altro estremo dello spettro, i ricercatori stanno mirando a creare un millimetro cubico del tessuto cerebrale con 100.000 celle e 900 milione connessioni.

Domande fondamentali di Risposta

Poiché i tessuti comprendono un diverso repertorio delle cellule cerebrali, accadente negli stessi rapporti come fanno in tessuto cerebrale naturale, potrebbero essere usati per studiare come i neuroni formano le connessioni che li permettono di comunicare a vicenda.

“A breve termine, ci sono molte domande che fondamentali potete rispondere a circa come le celle interagiscono a vicenda e rispondono alle indicazioni ambientali,„ Boyden dite.

In un primo tempo, i ricercatori hanno usato queste costruzioni del tessuto per studiare come l'ambiente di un neurone potrebbe costringere la sua crescita. Per fare questo, hanno collocato i singoli neuroni in cubi del gel delle dimensioni differenti, quindi hanno misurato i neurites delle cellule, estensioni lunghe che i neuroni usano per comunicare con altre celle. Risulta quello in queste circostanze, i neuroni ottengono “claustrofobici,„ Demirci dice. “In piccoli gel, necessariamente non spediscono come neurites lunghi come in un cinque-tempo-più grande gel.„

A lungo termine, i ricercatori sperano di guadagnare una migliore comprensione di come progettare gli innesti del tessuto che potrebbero essere utilizzati per sostituire il tessuto nocivo in pazienti. Molta ricerca è stata effettuata in questa area, ma è stato difficile da capire se i nuovi tessuti stiano collegando correttamente su con il tessuto attuale e stiano scambiando i giusti generi di informazioni.

Un Altro scopo a lungo termine sta usando i tessuti per medicina personale. L'Un giorno, medici può potere catturare le celle da un paziente con un disordine neurologico e trasformarle nelle cellule staminali pluripotent incitate, quindi induce queste costruzioni per svilupparsi nei neuroni in un piatto del laboratorio. Esponendo questi tessuti a molte droghe possibili, “potreste potere capire se una droga si avvantaggiasse che la persona senza dovere passare gli anni che danno loro i lotti delle droghe differenti,„ Boyden dice.

Sorgente: http://web.mit.edu

Last Update: 1. December 2012 04:30

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit