新闻动态

【导语】科学家在最新研究中取得突破，于《先进功能材料》发文称，在不使用动物来源材料与生物涂层的情况下，成功用常见聚合物聚乙二醇制成新型支架，培育出具有功能性神(shén)经(jīng)网(wǎng)络(luò)的(de)类(lèi)脑(nǎo)组(zǔ)织(zhī)，为(wèi)神(shén)经(jīng)药(yào)物(wù)检(jiǎn)测(cè)提(tí)供(gōng)新(xīn)途(tú)径，有(yǒu)望(wàng)替(tì)代(dài)传(chuán)统(tǒng)动(dòng)物(wù)实(shí)验(yàn)，未(wèi)来(lái)还(hái)计(jì)划(huà)扩(kuò)大(dà)规(guī)模(mó)、探(tàn)索(suǒ)多(duō)器(qì)官(guān)应(yīng)用(yòng)。

科(kē)学(xué)家(jiā)首(shǒu)次(cì)在(zài)不(bù)使(shǐ)用(yòng)任(rèn)何(hé)动(dòng)物(wù)来(lái)源(yuán)材(cái)料(liào)或(huò)添(tiān)加(jiā)生(shēng)物(wù)涂(tu)层(céng)的(de)情(qíng)况(kuàng)下(xià)，成(chéng)功(gōng)培(péi)育(yù)出(chū)具(jù)有(yǒu)功(gōng)能(néng)性(xìng)神(shén)经(jīng)网(wǎng)络(luò)的(de)类(lèi)脑(nǎo)组(zǔ)织(zhī)。这(zhè)项(xiàng)发(fā)表(biǎo)于(yú)最(zuì)新(xīn)一(yī)期(qī)《先(xiān)进(jìn)功(gōng)能(néng)材(cái)料(liào)》的(de)突(tū)破(pò)性(xìng)进(jìn)展(zhǎn)，为(wèi)神(shén)经(jīng)药(yào)物(wù)检(jiǎn)测(cè)提(tí)供(gōng)了(le)更(gèng)可(kě)控(kòng)、更(gèng)人(rén)道(dào)的(de)新(xīn)途(tú)径，有(yǒu)望(wàng)减(jiǎn)少(shǎo)甚(shén)至(zhì)替(tì)代(dài)传(chuán)统(tǒng)依(yī)赖(lài)动(dòng)物(wù)实(shí)验(yàn)的(de)研(yán)究(jiū)模(mó)式(shì)。

该(gāi)技(jì)术(shù)的(de)核(hé)心(xīn)是(shì)一(yī)种(zhǒng)由(yóu)常(cháng)见(jiàn)聚(jù)合(hé)物(wù)聚(jù)乙(yǐ)二(èr)醇(chún)（PEG）制(zhì)成(chéng)的(de)新(xīn)型(xíng)支(zhī)架(jià)材(cái)料(liào)。PEG以(yǐ)其(qí)化(huà)学(xué)惰(duò)性(xìng)著(zhe)称(chēng)，通(tōng)常(cháng)情(qíng)况(kuàng)下(xià)，活(huó)细(xì)胞(bāo)无(wú)法(fǎ)在(zài)其(qí)表(biǎo)面(miàn)附(fù)着(zhe)和(hé)生(shēng)长(zhǎng)，除(chú)非借助层黏连蛋白或纤维蛋白等动物来源的生物涂层。然而，这些涂层成分复杂且定义不明确，严重影响实验的可重复性和可靠性。领导该研究的美国加州大学研究团队指出，这是现有脑组织平台的一个主要缺陷。相比之下，新开发的PEG支架通过精巧的结构设计，完全摆脱了对这类生物涂层的依赖。

团队采用一种创新的微流控技术，让水、乙醇和PEG溶液通过嵌套的玻璃毛细管流动。当混合物到达外层水流时，其成分会自发分离，随后一道闪光瞬间固化，将这种分离状态锁定，从而形成一个错综复杂、相互连通的多孔迷宫结构。正是这种仿生的三维结构，使得原本惰性的PEG材料被供体脑细胞识别并利用，最终构建出具有功能性的神经网络。

这种多孔结构不仅为细胞提供了附着和生长的物理支撑，其孔隙还能高效循环氧气和养分，为细胞的存活、增殖和分化提供了理想的微环境。团队表示，这种设计更接近真实的脑组织生物学环境，因此能更好地引导和控制细胞行为。一旦细胞在支架中成熟，它们便能展现出供体特异性的神经活性，这意味着可直接在培养皿中，利用来自特定患者的细胞来模拟和研究创伤性脑损伤、中风或阿尔茨海默病等神经疾病，并直接评估针对这些疾病的药物疗效和毒性。

目前，该类脑组织模型的尺寸约为两毫米宽，尚处于初步阶段。未来，团队计划扩大模型的规模，以构建更复杂的脑区模型。同时，他们也在探索将这一技术应用于其他器官。他们的长期愿景是开发(fā)一(yī)套(tào)相(xiāng)互(hù)连(lián)接(jiē)的(de)、器(qì)官(guān)级(jí)别(bié)的(de)培(péi)养(yǎng)系(xì)统(tǒng)，以(yǐ)模(mó)拟(nǐ)人(rén)体(tǐ)内(nèi)不(bù)同(tóng)器(qì)官(guān)之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)。

【总(zǒng)编(biān)辑(ji)圈点】

人工(gōng)合(hé)成(chéng)一(yī)个(gè)带(dài)有(yǒu)功(gōng)能(néng)性(xìng)神(shén)经(jīng)网(wǎng)络(luò)的(de)大(dà)脑(nǎo)有(yǒu)多(duō)难(nán)？本(běn)文介(jiè)绍(shào)的(de)复(fù)杂(zá)研(yán)究(jiū)经(jīng)历(lì)或(huò)能(néng)窥(kuī)豹(bào)一(yī)斑(bān)。而(ér)在(zài)该(gāi)成(chéng)果(guǒ)的(de)基(jī)础(chǔ)上(shàng)，新(xīn)型(xíng)脑(nǎo)组(zǔ)织(zhī)平(píng)台(tái)开(kāi)始(shǐ)逐(zhú)渐(jiàn)完(wán)善(shàn)，最(zuì)终(zhōng)能(néng)像(xiàng)真(zhēn)正(zhèng)的(de)大脑一样，展示良好的稳定性、长寿命和功能性。再将这样的系统“互联”成人体组织，科学家将能观察一种(zhǒng)治(zhì)疗对不同组织的影响，以及一个器官的病变如何波及另一个器官，从而为更全面、更深入地理解人类生物学和疾病机制。