Ingénieurs font Gooey 3D cerveau modèle de soie, gel de collagène
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Le cerveau est l'un des tissus les plus importants du corps, mais il est très difficile d'étudier chez les humains vivants. Alors que les cerveaux fabriqués en laboratoire rappellent peut-être les méchants du film d'horreur, les chercheurs de l'Université Tufts ont mis au point un modèle de gel cérébral fonctionnel qui imite pour la première fois les réponses des vrais cerveaux vivants. Un modèle de tissu cérébral 3D fonctionnel rapproche les chercheurs de ce qui se passe dans notre matière grise.
Dans une étude publiée aujourd'hui dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), des chercheurs de Tufts rapportent que leur modèle cérébral réagit de manière similaire à la stimulation électrique et chimique en tant que cerveau humain vivant. Le cerveau 3D peut également durer plusieurs mois, une durée de conservation beaucoup plus longue que les modèles précédents.
PublicitéPublicitéLe modèle est constitué de gels extracellulaires (ECM), d'échafaudages en soie et de cellules cérébrales appelées neurones. Bien que le design soit basique, il fournit un plan solide pour des fonctions cérébrales plus complexes.
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« En nous basant sur l'architecture et les fonctions du cerveau, nous avons essayé d'imiter ou d'imiter ces caractéristiques dans les conceptions, les cellules et le système des biomatériaux. "A déclaré l'auteur principal de l'étude David Kaplan, un professeur et président du département de génie biomédical de Tufts, dans un courriel à Healthline.
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Pour développer le modèle, les chercheurs ont examiné plusieurs types de gels et d'éponges, en combinaison et seuls. "Nous avons examiné les gels seuls, les éponges seules, et les variantes de chacun d'eux, ainsi que le système de combinaison que nous avons trouvé fonctionnait mieux", a déclaré Kaplan.
Pour ces chercheurs, la fabrication de tissus humains n'est pas un nouveau processus. "Tout cela émulait de nos études de longue date sur les conceptions de biomatériaux pour capturer la structure, la morphologie, la chimie et la mécanique nécessaires pour répondre aux besoins de la culture cellulaire et tissulaire en 3D", a déclaré Kaplan.
AdvertisementAdvertisementLe tissu cérébral 3D résultant est constitué d'échafaudages à base de protéines de soie, de composites ECM et de neurones corticaux - les cellules qui composent ce que l'on appelle communément la matière grise du cerveau. «Pour le système cérébral, nous n'étions pas sûrs de la qualité de la connectivité et de la qualité des fonctions, mais elles se sont bien révélées grâce aux conceptions de biomatériaux et à l'intégration globale du système», a déclaré M. Kaplan.
Les chercheurs ont d'abord testé la réponse du tissu cérébral à la stimulation électrique. Ensuite, ils ont observé l'impact de la chute d'un poids sur le modèle, simulant une lésion cérébrale traumatique (TBI). Comme un vrai cerveau, le modèle a libéré du glutamate, un produit chimique connu pour s'accumuler après un TBI.
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Cerveaux de l'avenir
Les futurs tests du modèle du cerveau pourraient examiner les effets des médicaments sur le cerveau, ainsi que d'autres types de traumatismes. Le modèle 3D pourrait également être utilisé pour explorer la dysfonction cérébrale.
"Nous pensons qu'il a un potentiel important dans de nombreux domaines de la recherche sur le cerveau, y compris des études sur les médicaments, le dysfonctionnement cérébral, les traumatismes et les réparations, l'impact de la nutrition ou de la toxicologie sur l'état et les fonctions.
AdvertisementAdvertisementComme pour tout modèle, cette matière cérébrale en gelée pourrait bénéficier d'un nouveau bricolage.
"Nous voyons beaucoup de directions à suivre, en nous fondant sur ce que nous avons fait comme point de départ", a déclaré M. Kaplan. Les modifications pourraient inclure l'ajout de plus de complexité pour mieux émuler la fonction cérébrale et prolonger la durée de conservation du modèle à six mois afin d'étudier les maladies neurologiques à développement lent comme la maladie d'Alzheimer.
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