Pembuatan dan Karakterisasi Matriks Nanopillary. A) Representasi skematis parameter matriks. B) Representasi 3D dari nanopillary “strip”. C) Gambar SEM dari matriks nanopillary dengan ketinggian yang berbeda: i) alas, ii) 0,6 μm, iii) 1 μm, iv) 2.3 µm, v) 3.3 μm dan vi) 5 µm). Bilah skala sesuai dengan 5 μm. D) Gambar SEM dari strip nanopillary (30 × 30 μm area2 dalam gambar ini). Bilah skala sesuai dengan 15 μm. E) Kesenjangan dan diameter interpillary diukur (dalam µm). Deviasi rata -rata dan standar didasarkan pada utara = 50 Pengukuran Nanopillary. F) Modul yang efektif (dalam MPa) terkait dengan ketinggian matriks nanopillary yang berbeda (dalam μm). Kredit: Bahan fungsional canggih (2024). Doi: 10.1002/ADFM.202409451
Sel -sel kunci di otak, neuron, membentuk jaringan pertukaran jaringan, memungkinkan otak untuk belajar dan beradaptasi dengan kecepatan yang luar biasa. Para peneliti di Delft Technological University di Belanda (DELFT Anda) telah mengembangkan lingkungan otak yang dicetak 3D di mana neuron tumbuh mirip dengan otak yang nyata.
Menggunakan nanopillary kecil, meniru jaringan saraf lunak dan serat matriks ekstraseluler otak. Model ini memberikan ide -ide baru tentang bagaimana neuron membentuk jaringan, serta alat baru untuk memahami bagaimana proses ini dapat berubah dalam gangguan neurologis seperti Alzheimer, penyakit Parkinson dan gangguan spektrum autistik.
Pekerjaannya diterbitkan Di koran Bahan fungsional canggih.
Neuron, seperti banyak sel tubuh, merespons kekakuan dan geometri lingkungannya. Cawan petri tradisional datar dan kaku, tidak seperti lingkungan matriks ekstraseluler yang lembut dan berserat di otak. Untuk menyerupai sifat geometris dan mekanik dari lingkungan ini, tim Associate Professor Angelo Accardo dirancang Nanopillary Matriks yang menggunakan polimerisasi dua foton, teknik pencetakan laser 3D dengan presisi nanoscala.
Pilar -pilar ini, yang masing -masing seribu kali lebih tipis dari rambut manusia, diatur sebagai hutan kecil di permukaan. Saat mengubah lebar dan tinggi (rasio penampilan) dari pilar, para peneliti menyetel modul pemotongan efektif mereka, properti mekanis yang terdeteksi oleh sel -sel ketika mereka merangkak di atas matriks mikro atau struktur nano.
“Ini menipu neuron dalam ‘berpikir’ bahwa mereka berada di atmosfer yang lembut dan otak, terlepas dari kenyataan bahwa bahan nanopillary itu sendiri kaku. Sementara mereka membungkuk di bawah pelacakan neuron, nanopillary tidak hanya mensimulasikan kelembutan jaringan otak tetapi juga menyediakan tetapi menyediakan neuron Struktur nanometrik 3D yang dapat diambil neuron, seperti serat nano dari matriks ekstraseluler di jaringan otak asli, “kata Accardo. Ini memengaruhi bagaimana neuron tumbuh dan terhubung satu sama lain.
Dari pertumbuhan acak ke jaringan yang dipesan
Untuk menguji model, para peneliti mengolah tiga jenis sel neuron yang berbeda, yang berasal dari jaringan tikus otak atau sel induk manusia, dalam nanopillary. Dalam cawan biomaterial Petri dan 2D tradisional, neuron tumbuh dalam arah acak. Tetapi dalam matriks nanopillary yang dicetak dalam 3D, tiga jenis sel tumbuh dalam pola yang lebih terorganisir, membentuk jaringan pada sudut tertentu.
Studi ini juga mengungkapkan ide -ide baru tentang kerucut pertumbuhan neuron.
Accardo menunjukkan: “Struktur -struktur ini mirip dengan panduan tangan ujung neuron yang tumbuh sambil mencari koneksi baru. Pada permukaan datar, kerucut pertumbuhan memanjang dan tetap relatif datar. Tetapi dalam matriks nanopillary, kerucut pertumbuhan yang lama dikirim, jari dengan jari Anda. .
“Selain itu, kami menemukan bahwa lingkungan yang diciptakan oleh nanopillary juga tampaknya mendorong neuron untuk matang,” kata George Flamurakis, penulis pertama penelitian ini. Sel -sel progenitor saraf yang dibudidayakan dalam pilar menunjukkan tingkat penanda neuron dewasa yang lebih tinggi, dibandingkan dengan yang dibudidayakan pada permukaan datar.
“Ini menunjukkan bahwa sistem tidak hanya mempengaruhi arah pertumbuhan, tetapi juga mempromosikan pematangan neuron,” kata Flamourakis.
Alat untuk mempelajari gangguan otak
Namun, jika kelembutan sangat penting, mengapa tidak hanya menumbuhkan neuron dalam bahan lunak seperti gel?
“Masalahnya adalah bahwa matriks gel, seperti kolagen atau matrigel, biasanya menderita banyak ke banyak dan tidak memiliki karakteristik geometris dari desain rasional. Model matriks nanopillary menawarkan yang terbaik dari kedua dunia: berperilaku seperti lunak suasana Dengan karakteristik nanometrik dan memiliki reproduktifitas yang sangat tinggi berkat resolusi polimerisasi dua foton, “jelas Accardo.
Mereplikasi lebih baik bagaimana neuron Tumbuh dan terhubung, model yang dikembangkan dapat menawarkan ide -ide baru tentang perbedaan antara jaringan otak yang sehat dan yang terkait dengan gangguan neurologis, seperti Alzheimer, penyakit Parkinson dan gangguan spektrum autistik.
Informasi lebih lanjut:
George Flamourakis et al, menguraikan pengaruh modul pemotongan yang efektif pada morfologi arah jaringan neuron dan morfologi kerucut pertumbuhan melalui matriks berstrukturnano yang dicetak pada 3D yang dibantu oleh laser, Bahan fungsional canggih (2024). Doi: 10.1002/ADFM.202409451
Disediakan oleh
Universitas Teknologi Delft
Kutipan: Nanopillares dicetak 3D meniru lingkungan otak untuk mempromosikan pertumbuhan neuron (2025, 30 Januari) yang dipulihkan pada 30 Januari 2025 dari https://phys.org/news/2025-01-3d-nanopillars-mimic -brossvent .html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Selain pengobatan yang adil dengan tujuan studi atau penelitian pribadi, Anda tidak dapat mereproduksi bagian apa pun tanpa izin tertulis. Konten disediakan hanya untuk tujuan informasi.
