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Posted in | Bionanotechnology

Microfabrication は 3D 脳組織を作成するようにデザイン・テクニックを促しました

Published on November 30, 2012 at 6:10 AM

半導体の企業、 MIT およびハーバード衛生学校エンジニアで使用される microfabrication の技術からの (HMS)借用は実験室の皿で三次元脳組織を作成する簡単で、安価な方法を開発しました。

MIT エンジニアは三次元脳組織を形作るためにニューロンをスタックする方法を案出しました。 (画像: Marcia ウィリアムスの医学の実例)

新しい技術は密接に生きている頭脳のそれらの細胞構成をまねるティッシュの構造物をもたらし、ニューロンがどのように接続を個々の患者からのセルが異なった薬剤にどのように答えるかもしれませんか予測するために形作るか調査することを科学者を許可します。 作業はまた研究者に従って器官システムのための傷つけられたティッシュを、取り替えるために bioengineered インプラントを発達させるための道を開きます。

「私達は神経生物学ことをにこの種類の制御および処理を持って来ることによってと、私達は多くの異なった方向を調査してもいいです」言います、 Utkan Demirci を健康の科学技術 (HST) のハーバード MIT 部分の助教授考えます。

Demirci およびエド Boyden、生物的工学および頭脳の助教授および MIT の媒体の実験室および McGovern の協会の認知科学は、ジャーナル先端材料の 11 月 27 日のオンライン版で書かれている新しい技術を記述するペーパーの年長の著者です。 ペーパーの主執筆者は Umut Gurkan の HST のハーバード衛生学校および Brigham および女性の病院の postdoc です。

「一義的な挑戦」

研究者は成功がレバーまたは腎臓のような人工的なティッシュを育てることをあったが 「頭脳ある一義的な挑戦を示します」はと Boyden は言います。 「挑戦の 1 つは信じられないく空間的な不均質です。 そう多くの種類のセルがあり、それらにありますそのような複雑な配線が」。

脳組織は多くのタイプのニューロン、抑制的な、 excitatory ニューロンを含んで、またグリア細胞のような支えるセルを含んでいます。 これらのセルすべては特定の比率でそして特定の位置で行われます。

彼らの設計されたティッシュのこの建築複雑さをまねるためには、研究者はヒドロゲルのシートにラットの一次皮質から運ばれた脳細胞の混合物を埋め込みました。 彼らはまた構造サポートを提供し、ヘルプがセル動作を調整する細胞外のマトリックスのコンポーネントを含んでいました。

それらのシートはヒドロゲルを架橋結合するためにライトを使用して一緒に密封することができる層でそれからスタックされました。 さまざまな形のプラスチックフォトマスクでゲルの層を覆うことによって、研究者はさらされたかゲルのどの位ライト -- かに制御できま、従って多層ティッシュの構造物の 3D 形を制御します。

またこのタイプの写真平版が半導体 - 数万ドルを要する、フォトマスクのアライナ機械を必要とするプロセスに集積回路を構築するのに使用されています。 ただし、チームはアラインメントピンによって固定されたオーバーヘッド過透性となされたアセンブルするマスクを使用してティッシュを大いに比較的安価の方法を同じようなプラスチックのシートから開発しました。

ティッシュの立方体は単一セルボディのサイズと対等な 10 ミクロンの精密と作ることができます。 スペクトルの反対側で、研究者は 100,000 のセルおよび 900,000,000 の接続と脳組織の立方ミリメートルを作成することを向けています。

返事の基本的な質問

ティッシュが脳細胞の多様なレパートリーを含んでいるのでニューロンがそれらが互いに通信するようにする接続をどのように形作るか調査するのに、行われる自然な脳組織でするのと同じ比率で、使用できます。

「セルがどのように互いに相互に作用し、環境の手掛りに答えるか短期間で、あなたがと」、 Boyden について言う答えることができる多くの基本的な質問があります。

手始めとして、研究者はニューロンの環境が成長をどのように抑制するかもしれませんか調査するのにこれらのティッシュの構造物を使用しました。 これをするためには、彼らは異なったサイズのゲルの立方体に単一ニューロンを置きましたり、そしてセルの neurites、ニューロンが他のセルと伝えるのに使用する長い拡張を測定しました。 このような状態で、ニューロンが 「閉所恐怖症になるそれはと」、 Demirci を言いますひっくり返します。 「小さいゲルで、彼らは必ずしもより 5 時間大きいゲルで」。ように長い neurites ように送信しません

長期で、研究者は患者の傷つけられたティッシュを取り替えるのに使用できるティッシュのインプラントを設計する方法のよりよい理解を得ることを望みます。 多くの研究はこの領域で行われましたが、ずっと新しいティッシュが既存のティッシュと正しくワイヤーで縛って、情報の右の種類を交換しているかどうか把握することは困難です。

別の長期目的は個人化された薬のためにティッシュを使用しています。 1 日、医者は神経学的な無秩序の患者からのセルを取り、誘導された pluripotent 幹細胞に変形できるかもしれませんでしたりそして実験室の皿のニューロンに育つためにこれらの構造物を誘導します。 多くの可能な薬剤 -- にこれらのティッシュをさらすことによってこと、 「」とそれらに異なった薬剤の多くを与える年を過ごさないことをで人は薬剤が寄与したら把握できるかもしれません Boyden は言います。

ソース: http://web.mit.edu

Last Update: 1. December 2012 04:30

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