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Microfabrication Inspirou a Técnica de Projecto Para Criar Tecidos de Cérebro 3-D

Published on November 30, 2012 at 6:10 AM

O Empréstimo das técnicas do microfabrication usadas nos coordenadores da Faculdade de Medicina da indústria, do MIT e do Harvard (HMS) do semicondutor desenvolveu uma maneira simples e barata de criar tecidos de cérebro tridimensionais em um prato do laboratório.

Os coordenadores do MIT planejaram uma maneira de empilhar os neurônios para formar o tecido de cérebro tridimensional. (Imagem: Ilustrações Médicas de Marcia Williams)

A técnica nova rende as construções do tecido que imitam pròxima a composição celular daquelas no cérebro vivo, permitindo que os cientistas estudem como os neurônios formam conexões e para prever como as pilhas dos pacientes individuais puderam responder às drogas diferentes. O trabalho igualmente pavimenta a maneira para desenvolver implantes bioengineered para substituir o tecido danificado para sistemas do órgão, de acordo com os pesquisadores.

“Nós pensamos que trazendo este tipo do controle e da manipulação na neurobiologia, nós podemos investigar muitos sentidos diferentes,” dizemos Utkan Demirci, um professor adjunto na Divisão Harvard-MIT das Ciências da Saúde e da Tecnologia (TGV).

Demirci e Ed Boyden, professor adjunto da engenharia biológica e do cérebro e ciências cognitivas em Media Lab do MIT e no Instituto de McGovern, são autores superiores de um papel que descreve a técnica nova, que aparece na edição em linha do 27 de novembro dos Materiais Avançados do jornal. O autor principal do papel é Umut Gurkan, um postdoc em TGV, Faculdade de Medicina de Harvard e Brigham e Hospital das Mulheres.

“Desafios Originais”

Embora os pesquisadores tenham algum sucesso crescer tecidos artificiais tais como o fígado ou o rim, “o cérebro apresenta alguns desafios originais,” Boyden diz. “Um dos desafios é a heterogeneidade espacial incrível. Há tão muitos tipos das pilhas, e têm tal fiação intrincada.”

O tecido de Cérebro inclui muitos tipos de neurônios, incluindo os neurônios inibitórios e excitatory, assim como pilhas de suporte tais como pilhas glial. Todas estas pilhas ocorrem em relações específicas e em lugar específicos.

Para imitar esta complexidade arquitectónica em seus tecidos projetados, os pesquisadores encaixaram uma mistura dos neurónios tomados do córtice preliminar dos ratos em folhas do hydrogel. Igualmente incluíram componentes da matriz extracelular, que fornece o apoio estrutural e as ajudas regulam o comportamento da pilha.

Aquelas folhas foram empilhadas então nas camadas, que podem ser seladas junto usando a luz para ligar hydrogels. Cobrindo camadas de geles com os photomasks plásticos de formas de variação, os pesquisadores poderiam controlar quanto do gel foi expor à luz, assim controlando a forma 3-D da construção multilayer do tecido.

Este tipo de fotolitografia é usado igualmente para construir circuitos integrados em semicondutores - um processo que exija uma máquina do alinhador do photomask, que custe dez dos milhares de dólares. Contudo, a equipe desenvolveu uma maneira muito menos cara de montar tecidos usando as máscaras feitas das folhas do plástico, similares às transparências aéreas, guardaradas no lugar com pinos de alinhamento.

Os cubos do tecido podem ser feitos com uma precisão de 10 mícrons, comparável ao tamanho de um único corpo de pilha. No outro extremo do espectro, os pesquisadores estão apontando criar um milímetro cúbico do tecido de cérebro com as 100.000 pilhas e as 900 milhão conexões.

Perguntas fundamentais de Resposta

Porque os tecidos incluem um repertório diverso dos neurónios, ocorrendo nas mesmas relações que fazem no tecido de cérebro natural, poderiam ser usados para estudar como os neurônios formam as conexões que permitem que se comuniquem um com o otro.

“No curto prazo, há muitas perguntas que fundamentais você pode responder sobre como as pilhas interagem um com o otro e respondem às sugestões ambientais,” Boyden diz.

Em primeiro, os pesquisadores usaram estas construções do tecido para estudar como o ambiente de um neurônio pôde forçar seu crescimento. Para fazer este, colocaram os únicos neurônios em cubos do gel de tamanhos diferentes, a seguir mediram os neurites das pilhas, as extensões longas que os neurônios se usam para comunicar com outras pilhas. Despeja que sob estas condições, os neurônios obtêm “claustrofóbicos,” Demirci diz. “Em geles pequenos, não mandam necessariamente como neurites longos como em um gel cinco-tempo-grande.”

A longo prazo, os pesquisadores esperam ganhar uma compreensão melhor de como projectar os implantes do tecido que poderiam ser usados para substituir o tecido danificado nos pacientes. Muita pesquisa foi feita nesta área, mas foi difícil figurar para fora se os tecidos novos estão prendendo correctamente acima com tecido existente e estão trocando os tipos direitos da informação.

Um Outro objetivo a longo prazo está usando os tecidos para a medicina personalizada. Um dia, doutores pode poder tomar pilhas de um paciente com uma desordem neurológica e transformá-las em células estaminais pluripotent induzidas, a seguir induz estas construções para crescer nos neurônios em um prato do laboratório. Expor estes tecidos a muitas drogas possíveis, “você pôde poder figurar para fora se uma droga se beneficiaria que a pessoa sem ter que passar os anos que dão lhes lotes de drogas diferentes,” Boyden diz.

Source: http://web.mit.edu

Last Update: 1. December 2012 04:31

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