Вчені вперше створили повністю синтетичну тканину мозку абсолютно без біологічних компонентів

Біоінженери з Каліфорнійського університету в Ріверайді вперше розробили функціональну тканину, подібну до мозкової, але повністю позбавлену біологічних матеріалів. Нова платформа під назвою BIPORES заснована на синтетичному полімері і призначена для точного відтворення складної структури позаклітинного матриксу — середовища, що підтримує ріст, розвиток і з'єднання нервових клітин.

Джерело зображення: National Cancer Institute/Unsplash

Основу матеріалу складає хімічно нейтральний полімер поліетиленгліколь (ПЕГ), який відштовхує клітини, подібно до тефлонової поверхні. Зазвичай для утримання клітин на таких поверхнях потрібні білки, такі як ламінін або фібрин, однак у цьому випадку вчені обійшлися без них, пише видання New Atlas. Для вирішення цієї задачі вони застосували технологію зі складною структурою, що включає м'які матеріали у вигляді біогелів (bijels) з сідлоподібною внутрішньою поверхнею. Каркас стабілізований наночастинками діоксиду кремнію.

За допомогою мікрожидкостної системи та біопринтера команда сформувала тривимірні структури зі шаруватими та взаємопов'язаними порами, що забезпечує вільний рух поживних речовин і відходів, а також підтримує глибокий ріст клітин. Тести з нейронними стовбуровими клітинами (НСК) показали їх надійне прикріплення, ріст і формування функціональних нейронних зв'язків.

Як зазначив провідний автор дослідження Принс Девід Окоро (Prince David Okoro), стабільність інженерного каркаса дозволяє проводити довгострокові дослідження, що особливо важливо, оскільки зрілі клітини мозку точніше відображають функції реальної тканини при вивченні захворювань або травм. Для створення каркаса використовувалася спеціальна рідина з ПЕГ, етанолу та води, яка пропускалася через мікроскопічні скляні трубки. При зустрічі з потоком води компоненти починали розділятися, а миттєва спалах світла фіксувала цю структуру, створюючи губчастий матеріал з численними порами.

У свою чергу, доцент кафедри біоінженерії Іман Ношаді (Iman Noshadi) також заявив, що матеріал забезпечує клітини всім необхідним для росту, організації та комунікації в кластерах, надаючи дослідникам безпрецедентний контроль над поведінкою клітин. На даний момент діаметр каркаса становить два міліметри, але команда вже працює над його масштабуванням і підготувала публікацію про застосування аналогічного підходу для моделювання печінкової тканини.

Кінцевою метою вчених є створення мережі лабораторних міні-органів, здатних взаємодіяти один з одним, подібно до систем людського організму. Як пояснив Ношаді, така система дозволить відстежувати, як одне й те саме лікарство впливає на різні тканини і як патологія в одному органі може впливати на інші. З точки зору біоміметики як науки, запропонований метод значно точніше відтворює архітектуру реальної мозкової тканини, що робить його цінним інструментом для вивчення неврологічних захворювань, тестування препаратів і розробки терапій для відновлення пошкодженої нервової тканини.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки