Ingegneri rendono il modello di cervello 3D di Gooey, gel di collagene
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Il cervello è uno dei tessuti più importanti del corpo, ma è molto difficile studiare negli esseri umani viventi. Mentre i cervelli fatti in un laboratorio possono ricordare i cattivi dei film dell'orrore, i ricercatori della Tufts University hanno ingegnerizzato un modello di gel funzionale simile al cervello che per la prima volta riproduce le risposte dei cervelli viventi. Un modello funzionale del tessuto cerebrale 3D avvicina i ricercatori alla comprensione di ciò che sta succedendo nella nostra materia grigia.
In uno studio pubblicato oggi negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS), i ricercatori di Tufts riferiscono che il loro modello cerebrale reagisce in modo simile alla stimolazione elettrica e chimica come cervello umano vivente. Il cervello 3D può anche durare per diversi mesi, una durata molto più lunga rispetto ai modelli precedenti.
Pubblicità PubblicitàIl modello è fatto di gel a matrice extracellulare (ECM), impalcature di seta e cellule cerebrali chiamate neuroni. Mentre il design è di base, fornisce un solido progetto per funzioni cerebrali più complesse.
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" Sulla base dell'architettura e delle funzioni del cervello, abbiamo cercato di emulare o imitare queste caratteristiche nei disegni, nelle cellule e nel sistema dei biomateriali, "Ha detto l'autore senior dello studio David Kaplan, professore e presidente del dipartimento di ingegneria biomedica di Tufts, in una e-mail a Healthline.
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Per sviluppare il modello, i ricercatori hanno esaminato diversi tipi di gel e spugne, in combinazione e da soli. "Abbiamo esaminato solo gel, le sole spugne e le varianti di ciascuno di questi, così come il sistema combinato che abbiamo trovato funzionato meglio", ha detto Kaplan.
Per questi ricercatori, fabbricare tessuti umani non è un nuovo processo. "Tutto questo emulato dai nostri studi di lunga data sui progetti di biomateriali per acquisire la struttura richiesta, la morfologia, la chimica e la meccanica per soddisfare le esigenze di coltura di cellule e tessuti in 3D", ha affermato Kaplan.
Pubblicità PubblicitàIl risultante tessuto cerebrale 3D è costituito da impalcature a base di proteine della seta, composito ECM e neuroni corticali - le cellule che costituiscono quella che è comunemente nota come materia grigia del cervello. "Per il sistema cerebrale, non eravamo sicuri di quanto bene si sarebbe formata la connettività e quanto bene avrebbero mostrato le funzioni, ma queste si sono rivelate buone grazie ai progetti di biomateriali e all'integrazione complessiva del sistema", ha affermato Kaplan.
I ricercatori hanno prima testato la risposta del tessuto cerebrale alla stimolazione elettrica. Quindi, hanno osservato l'impatto di far cadere un peso sul modello, simulando un trauma cranico (TBI). Come un vero cervello, il modello ha rilasciato il glutammato, una sostanza chimica nota per accumularsi dopo un TBI.
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Cervelli del futuro
I test futuri del modello cerebrale potrebbero esaminare gli effetti dei farmaci sul cervello e altri tipi di traumi. Il modello 3D potrebbe anche essere usato per esplorare la disfunzione cerebrale.
"Riteniamo che abbia un ampio potenziale in molte aree della ricerca sul cervello, tra cui studi sui farmaci, disfunzione cerebrale, traumi e riparazioni, l'impatto della nutrizione o della tossicologia sullo stato e sulle funzioni della malattia, ecc." Ha affermato Kaplan.
Pubblicità PubblicitàCome per qualsiasi modello, questa materia gelatinosa potrebbe beneficiare di ulteriori ritocchi.
"Vediamo molte indicazioni su come procedere, basandoci su ciò che abbiamo fatto come punto di partenza", ha affermato Kaplan. Le modifiche potrebbero includere l'aggiunta di più complessità per emulare meglio la funzione cerebrale ed estendere la durata di conservazione del modello a sei mesi al fine di studiare malattie neurologiche sviluppanti lentamente come l'Alzheimer.
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