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类脑组织体外构建

类脑组织体外构建

供稿人:方奥,王玲,李涤尘   发布日期:2017-05-13
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澳大利亚超级电子材料科学ARC中心的研究者已经使用了3D打印的方式构建类脑组织。构建出的分层3D组织结构可以令细胞以精确的的方式排布形成神经网络,并且在基质的作用下可以很好的被保存。为脑体外病理药理的研究,提供了更加接近于大脑皮质的体外组织模型。

大脑是人最复杂的结构,对人类来说最为神秘的部分,是迄今为止不断探索攻克的问题之一。已被列入世界科技发展的重要战略方向。目前,类脑组织主要有一下几种,如图1所示。根据脑皮质组织六层结构设计了类脑组织结构,澳大利亚超级电子材料科学ARC中心的研究者优先选择了更接近皮质分层结构的堆叠式。该种结构可以更加准确的表征神经元在3D体内环境下的情况。

图1:类脑组织结构设计图
(A流道式,B、C同心圆式,D堆叠分层式,E大脑皮质六层结构)
图2:不同浓度RGD-GG包被5天后的神经元(0.075%,0.15%和0.5%w / v)

澳大利亚超级电子材料科学ARC中心的研究者选择了由肽修饰的结冷胶-天冬氨酸包埋怀孕18天胚胎小鼠的皮质细胞,通过3D打印的方式创建了新颖的的体外皮质分层结构。实验结果表明,肽修饰的结冷胶—天冬氨酸对原代神经元的存活及神经网络的形成具有积极的作用,如图2所示。5天后神经元形成神经元网络并且轴突已经开始渗入中间无细胞层了,如图3所示。此外,通过共聚焦显微镜图像表明,整个3D构造在局部上或整体上细胞组织状态没有差异,证明包埋材料的孔隙率允许营养物质流入和流出,可以保证细胞在其中能够正常接受营养物质。

图3:A)solidwork模型,B-E)类脑组织打印过程,F,G)不同分层中的神经元

通过此种方式构建的类脑组织,从结构上更加接近体内环境,形成了分层有活性的三维细胞组织结构,为了解脑损伤和神经退行性疾病的药物测试等方面提供了机会。

参考文献

  • LOZANO R , STEVENS L, THOMPSON B C, et al. 3D printing of layered brain-like structures using peptide modifiedgellan gum substrates[J]. Biomaterials, 2015, 67: 264 -273