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

De Microfabrication Geïnspireerde Techniek van het Ontwerp om 3-D Weefsels van Hersenen Te Creëren

Published on November 30, 2012 at 6:10 AM

Lenend van microfabricationtechnieken die in de halfgeleiderindustrie worden gebruikt, ingenieurs van de School van MIT en van Harvard (HMS) hebben de Medische een eenvoudige en goedkope manier ontwikkeld om driedimensionele hersenenweefsels in een laboratoriumschotel te creëren.

De ingenieurs MIT hebben een manier bedacht om neuronen te stapelen om driedimensioneel hersenenweefsel te vormen. (Beeld: De Medische Illustraties van Williams van Marcia)

De nieuwe techniek brengt weefselconcepten op die dicht de cellulaire samenstelling die van die in de het leven hersenen nabootsen, wetenschappers toestaat om te bestuderen hoe de neuronen aanslutingen en vormen om te voorspellen hoe de cellen van individuele patiënten aan verschillende drugs zouden kunnen antwoorden. Het werk baant ook de weg want het ontwikkelen zich implants bioengineered om beschadigd weefsel voor orgaansystemen, volgens de onderzoekers te vervangen.

„Wij denken dat door dit soort controle en manipulatie in neurobiologie te brengen, wij vele verschillende richtingen kunnen onderzoeken,“ zeggen Utkan Demirci, een hulpprofessor in de Afdeling Harvard-MIT van de Wetenschappen en de Technologie van de Gezondheid (TGV).

Demirci en ED Boyden, de verwante professor van biologische techniek en hersenen en de cognitieve wetenschappen bij van MIT Instituut Media Lab en McGovern, zijn hogere auteurs die van een document de nieuwe techniek beschrijven, die in 27 Nov. online uitgave van de dagboek Geavanceerde Materialen lijkt. De van het hoofd document auteur is Umut Gurkan, een postdoc bij TGV, de Medische School van Harvard en Brigham en het Ziekenhuis van Vrouwen.

„Unieke uitdagingen“

Hoewel de onderzoekers wat succes gehad hebben dat kunstmatige weefsels zoals lever of nier kweekt, de „hersenen geven blijk van sommige unieke uitdagingen,“ Boyden zegt. „Één van de uitdagingen is de ongelooflijke ruimteongelijksoortigheid. Er zijn zodat vele soorten cellen, en zij hebben dergelijke ingewikkelde bedrading.“

Het weefsel van Hersenen omvat vele types van neuronen, met inbegrip van remmende en prikkelende neuronen, evenals steunende cellen zoals glial cellen. Elk van deze cellen komen bij specifieke verhoudingen en in specifieke plaatsen voor.

Om deze architecturale ingewikkeldheid in hun gebouwde weefsels na te bootsen, bedden de onderzoekers een mengsel van hersenencellen die uit de primaire schors van ratten in bladen van hydrogel worden genomen in. Zij omvatten ook componenten van de extracellulaire matrijs, die structurele steun verleent en de hulp celgedrag regelt.

Die bladen werden toen gestapeld in lagen, die kunnen worden verzegeld samen gebruikend licht crosslink hydrogels. Door lagen gelen met plastiek photomasks van variërende vormen te behandelen, konden de onderzoekers controleren hoeveel van het gel aan licht werd blootgesteld, waarbij de 3-D vorm van het multilayer weefselconcept wordt gecontroleerd.

Dit type van fotolithografie wordt ook gebruikt om geïntegreerde schakelingen op halfgeleiders te bouwen - een proces dat een photomaskaligner machine vereist, die tientallen duizenden dollars kost. Nochtans, ontwikkelde het team een veel minder dure manier om weefsels gebruikend gemaakte maskers van bladen van plastic te assembleren, gelijkend op luchttransparantie, hield op zijn plaats met groeperingsspelden.

De weefselkubussen kunnen met een precisie van 10 microns worden gemaakt, vergelijkbaar met de grootte van een eencellig lichaam. Aan de andere kant van het spectrum, pogen de onderzoekers een kubieke millimeter hersenenweefsel met 100.000 cellen en 900 miljoen aanslutingen tot stand te brengen.

Het Beantwoorden van fundamentele vragen

Omdat de weefsels een divers repertoire van hersenencellen omvatten, voorkomend in de zelfde verhoudingen die zij in natuurlijk hersenenweefsel doen, zouden zij aan studie kunnen worden gebruikt hoe de neuronen de aanslutingen vormen die hen om met elkaar toestaan te communiceren.

„Op korte termijn, zijn er heel wat fundamentele vragen u over hoe kunt antwoorden de cellen met elkaar interactie aangaan en aan milieurichtsnoeren antwoorden,“ Boyden zegt.

Als eerste stap, gebruikten de onderzoekers deze weefselconcepten aan studie hoe het milieu van een neuron zijn groei zou kunnen beperken. Om dit te doen, plaatsten zij enige neuronen in gelkubussen van verschillende grootte, dan maten de cellen neurites, lange uitbreidingen die de neuronen om met andere cellen gebruiken te communiceren. Het blijkt dat in deze omstandigheden, de neuronen „claustrofoob worden,“ Demirci zegt. „In kleine gelen, sturen zij niet noodzakelijk als lange neurites zoals zij in een vijf-tijd-groter gel.“

Op lange termijn, hopen de onderzoekers om beter inzicht van te verkrijgen hoe te om weefselimplants te ontwerpen die zouden kunnen worden gebruikt om beschadigd weefsel in patiënten te vervangen. Veel onderzoek is gedaan op dit gebied, maar het is moeilijk geweest te berekenen of de nieuwe weefsels correct omhoog met bestaand weefsel telegraferen en de juiste soorten informatie ruilen.

Een Ander doel op lange termijn gebruikt de weefsels voor gepersonaliseerde geneeskunde. Één dag, artsen kan cellen van een patiënt met een neurologische wanorde kunnen nemen en hen omzetten in veroorzaakte pluripotent stamcellen, dan tot deze concepten bewegen om in neuronen in een laboratoriumschotel te groeien. Door deze weefsels aan vele mogelijke drugs bloot te stellen, „u zou kunnen berekenen als een drug zou profiteren dat de persoon zonder het moeten jaren kunnen doorbrengen die hen veel verschillende drugs geven,“ Boyden zegt.

Bron: http://web.mit.edu

Last Update: 1. December 2012 04:29

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