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    澳门太阳城最新网站的工程师设计了一个方法,以堆叠的神经元形成三维脑组织。

    图片:玛西娅·威廉姆斯医学插图

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正是工程3 d脑组织

澳门太阳城最新网站的工程师设计了一个方法,以堆叠的神经元形成三维脑组织。

新的设计技术可以实现个性化医疗的大脑布线的研究。


记者联系

萨拉·麦克唐纳
电子邮件: s_mcd@mit.edu
电话:617-253-8923
澳门太阳城最新网站新闻办公室

在半导体工业中使用微细加工技术的借款,澳门太阳城最新网站和哈佛医学院(HMS)的工程师们开发出一种简单,廉价的方法来创建在实验室培养皿三维脑组织。

这项新技术产生的组织结构紧密模仿那些在活体脑的细胞组成,让科学家研究神经元是如何形成的连接,并预测如何从个体患者的细胞可能会以不同的药物反应。工作也铺平了道路,为发展生物工程植入物来取代受损的组织器官系统的方式,根据研究人员。

“我们认为,通过将这种控制和操纵的神经生物学进入,我们可以研究许多不同的方向,”特卡恩·德米奇,在健康科学和技术(HST)的哈佛 - 麻省理工师助理教授。

demirci和ED博伊登,在澳门太阳城最新网站的媒体实验室和学院麦戈文生物工程和脑与认知科学的副教授,是造纸的主要作者 描述新技术,这出现在十一月该杂志的27在线版 先进材料。该论文的第一作者是了Umut gurkan,在HST,哈佛医学院和布里格姆妇女医院的博士后。

“独特的挑战”

尽管研究人员已经取得了一些成功,越来越多的人工组织如肝,肾,“大脑提出了一些独特的挑战,”博伊登说。 “面临的挑战之一是令人难以置信的空间异质性。有这么多种类的细胞,他们有这样的复杂的布线“。

脑组织包括许多类型的神经元,包括抑制和兴奋性神经元,以及支持细胞如神经胶质细胞。所有这些细胞中发生在特定的比率和在特定位置。

到模仿这种架构复杂在其工程化组织,研究人员从嵌入大鼠的初级皮质考虑到水凝胶的片材的脑细胞的混合物。它们也包括细胞外基质,其提供结构支撑,并有助于调节细胞行为的组件。

然后将这些片材堆叠成层,其可以使用光进行交联的水凝胶被密封在一起。通过覆盖具有不同形状的塑料光掩模凝胶的层,研究人员能够控制了多少凝胶暴露于光,从而控制该多层组织构建体的3-d的形状。

这种类型的光刻法也被用于构建集成电路到半导体 - 需要的光掩模对准机,花费的数万美元的处理。但是,小组研制出一种便宜得多的方式来组装使用从塑料片材,类似于投影用透明胶片,在适当位置以定位销保持制成口罩组织。

所述组织的立方体可以用10微米,相当于一个单一的细胞体的大小的精度制成。在光谱的另一端,研究者旨在创造脑组织的立方毫米10万个细胞和900万个连接。

新系统是包括所有的用于构建有用3- d组织中的必要的特征,第一:它是便宜的,精确的,和允许产生复杂的图案,表示梅廷·锡蒂,卡耐基梅隆大学机械工程教授。 “很多人都可以很容易地使用这种方法来创建异构,复杂的凝胶结构,”斯蒂,谁没有研究团队的一部分说。

回答基本问题

因为组织包括脑细胞的不同组成部分,在相同的比例存在的,因为它们在天然脑组织做,它们可以被用于研究神经元是如何形成,使他们能够相互通信的连接。

“在短期内,有很多的,你可以回答有关细胞如何彼此交互和环境信号作出反应的根本问题,”博伊登说。

作为第一步,研究人员利用这些组织结构来研究神经元的环境会如何限制其生长。要做到这一点,它们放置单个神经元中不同大小的凝胶立方体,然后测量细胞的神经突,神经元使用与其它细胞进行通信长扩展。事实证明,在这些条件下,神经元得到“幽闭恐惧症”,demirci说。 “小凝胶,它们不一定送出只要突起,因为他们会在一个五倍,大凝胶”。

从长远来看,研究人员希望更好地了解如何设计可用于患者以取代受损的组织组织植入物。大量的研究 已经在这方面做,但它已经很难弄清楚是否新的组织被正确地与现有组织了布线和交换正确的各种信息。

另一个长远目标是使用组织的个性化医疗。有一天,医生可能能够采取细胞来自患者与神经紊乱并将其转化为诱导多能干细胞,然后诱导这些结构发展成神经细胞在实验室培养皿。通过将这些组织对许多可能的药物,“你也许能够计算出,如果一种药物将有利于这个人,而不必花费数年给他们许多不同的药物,”博伊登说。

论文的其他作者是任燕涛风扇,来访的研究生HMS和HST;风絮和EMEL sokullu urkac,在HMS和HST博士后;居内什parlakgul,在HMS和HST访问医学专业的学生;澳门太阳城最新网站的研究生雅各布·伯恩斯坦和burcu erkmen; ,王力兴,清华大学教授。

这项研究是由美国国家科学基金会的保罗·艾伦家庭基金会,纽约干细胞基金会,美国国家卫生研究所,工程和技术A.F.研究所资助哈维奖和澳门太阳城最新网站林肯实验室。


主题: 脑与认知科学, 卫生科学与技术, 麦戈文研究所, 媒体实验室, , 神经元, 组织工程, 人工组织, 医学, 光刻, 3-d的组织, 生物医药, 机械工业, 组织植入, 干细胞, 生物工程和生物技术, 生物工程

评论

认为这项研究可以多么重要的精神分裂症大脑的情况下!

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