供稿人:方奧，王玲，李滌塵 發(fā)布日期：2017-05-13
澳大利亞超級電子材料科學(xué)ARC中心的研究者已經(jīng)使用了3D打印的方式構(gòu)建類腦組織。構(gòu)建出的分層3D組織結(jié)構(gòu)可以令細(xì)胞以精確的的方式排布形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且在基質(zhì)的作用下可以很好的被保存。為腦體外病理藥理的研究，提供了更加接近于大腦皮質(zhì)的體外組織模型。
大腦是人最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對人類來說最為神秘的部分，是迄今為止不斷探索攻克的問題之一。已被列入世界科技發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向。目前，類腦組織主要有一下幾種，如圖1所示。根據(jù)腦皮質(zhì)組織六層結(jié)構(gòu)設(shè)計了類腦組織結(jié)構(gòu)，澳大利亞超級電子材料科學(xué)ARC中心的研究者優(yōu)先選擇了更接近皮質(zhì)分層結(jié)構(gòu)的堆疊式。該種結(jié)構(gòu)可以更加準(zhǔn)確的表征神經(jīng)元在3D體內(nèi)環(huán)境下的情況。
圖1：類腦組織結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
（A流道式，B、C同心圓式，D堆疊分層式，E大腦皮質(zhì)六層結(jié)構(gòu)）
圖2：不同濃度RGD-GG包被5天后的神經(jīng)元（0.075％，0.15％和0.5％w / v）
澳大利亞超級電子材料科學(xué)ARC中心的研究者選擇了由肽修飾的結(jié)冷膠-天冬氨酸包埋懷孕18天胚胎小鼠的皮質(zhì)細(xì)胞，通過3D打印的方式創(chuàng)建了新穎的的體外皮質(zhì)分層結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，肽修飾的結(jié)冷膠—天冬氨酸對原代神經(jīng)元的存活及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成具有積極的作用，如圖2所示。5天后神經(jīng)元形成神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)并且軸突已經(jīng)開始滲入中間無細(xì)胞層了，如圖3所示。此外，通過共聚焦顯微鏡圖像表明，整個3D構(gòu)造在局部上或整體上細(xì)胞組織狀態(tài)沒有差異，證明包埋材料的孔隙率允許營養(yǎng)物質(zhì)流入和流出，可以保證細(xì)胞在其中能夠正常接受營養(yǎng)物質(zhì)。
圖3：A）solidwork模型，B-E）類腦組織打印過程，F(xiàn),G）不同分層中的神經(jīng)元
通過此種方式構(gòu)建的類腦組織，從結(jié)構(gòu)上更加接近體內(nèi)環(huán)境，形成了分層有活性的三維細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)，為了解腦損傷和神經(jīng)退行性疾病的藥物測試等方面提供了機(jī)會。