Neurala nätverk skapad i laboratorium med 3D-bioprinting: den revolutionerande studien

Ett av de mest innovativa forskningsområdena är utan tvekan neurovetenskapen, särskilt för dess roll i utvecklingen av behandlingar för sjukdomar som Alzheimers och depression. Forskare har länge försökt replikera hjärnans komplexa neurala miljö i laboratorium, men utan framgång. Ändå verkar en nyligen genomförd studie ha tagit ett stort steg framåt tack vare 3D bioprinting, en teknik som har möjliggjort skapandet av neuronnät i tre dimensioner. 
Låt oss se vad det betyder och vilken betydelse denna forskning har för neurovetenskap.

Vad är 3D bioprinting och hur fungerar det?

Freepik

3D bioprinting är kort sagt en speciell tredimensionell utskriftsteknik som dock involverar levande celler, och som forskare har använt för att försöka replikera neurala strukturer i laboratorium.

Grunden för studien, utförd av Monash University i Australien, är konceptet bioink, en grundläggande del av 3D bioprinting. Bioink är i själva verket ett ämne som innehåller celler upplösta i hydrogel, som sedan kommer att användas för att bygga tredimensionella strukturer.

Att arbeta med neuroner, hur upplösta de än är, utgör en betydande utmaning. Följaktligen måste biobläcket ha fysikaliska och kemiska egenskaper som inte bara tillåter utskrift, utan även underhåll av strukturen i tre dimensioner. Dessutom måste det som forskarna rapporterar:

• vara tillräckligt milt för att inte skada cellerna;
• tillåta interaktion med cellerna;
• ha en låg elasticitetsmodul, den måste alltså vara mjuk och inte för styv.

Genom att utveckla ett biobläck som uppfyller dessa krav kunde forskarna skapa tredimensionella neuronnät som efterliknar beteendet hos mänskliga nervceller.

Neurala nätverk tryckta i tre dimensioner: vilka är fördelarna?

Freepik

Förutom att representera ett potentiellt revolutionerande genombrott inom neurovetenskaplig forskning, erbjuder 3D-neuronnät utskrivna med biobläck också flera fördelar:

• Studier av neurologiska sjukdomar. Denna teknik gör det möjligt för oss att effektivt studera sjukdomar som påverkar neural överföring, såsom Alzheimers och multipel skleros. Förmågan att troget replikera neurala nätverk är i själva verket grundläggande för att förstå dessa sjukdomar.
• Personlig medicin. Det skulle vara möjligt att replikera de neurala närverken hos enskilda patienter, vilket leder till utvecklingen av specifika behandlingar för varje individ.
• Utveckling av nya läkemedel. Neurala nätverk erhållna med 3D bioprintning kan fungera som värdefulla verktyg vid utveckling och testning av nya läkemedel för tillstånd relaterade till nervsystemet
• Tillämpningar inom bioelektronik. Den nya tekniken kan möjliggöra effektivare implanterbar medicinsk utrustning, såväl som avancerade hjärn-dator-gränssnitt.

Nästa steg i forskningen om neurala nätverk erhållna med tredimensionell bioprinting kommer att vara expansionen och komplexiteten hos neurala nervsystem. På detta sätt kommer det att vara möjligt att imitera inte bara nätverken, utan också funktionerna av den mänskliga hjärnan. Naturligtvis är projektet fortfarande i de tidiga utvecklingsstadierna, men det är redan möjligt att se tillämpningar i den verkliga världen.

Inte bara neurala nätverk: bioprinting av mänsklig hud

Freepik

Dessutom är forskning om 3D-neurala nätverk inte den enda som rör tredimensionell bioprinting av människokroppens delar för medicinska ändamål. I synnerhet har forskare från Miguel Hernadez de Elche University genomfört en studie om 3D-bioprintning av mänsklig hud.

Studien fokuserar på kopplingen mellan huden och nervsystemet, med syfte att förstå de molekylära processer som är kopplade till sensoriska patologier, såsom psoriasis. 3D-printad hud representerar därför en modell som gör att vi bättre kan förstå hudsjukdomar, utveckla effektivare terapier och, ur etisk synvinkel, minska djurförsök. I slutändan öppnar innovationen nya dörrar till vetenskap och medicin: 3D-bioprintning är en av dem, och vi kommer att få höra mycket mer om det i framtiden.