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【导语】美国加州大学研究团队取得突破性进展，在不使用动物来源材料与生物涂层的情况下，借助新型聚乙二醇（PEG）支架材料及创新微(wēi)流(liú)控(kòng)技(jì)术(shù)，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)，相(xiāng)关成(chéng)果(guǒ)发(fā)表(biǎo)于(yú)《先(xiān)进(jìn)功(gōng)能(néng)材(cái)料(liào)》。该(gāi)成(chéng)果(guǒ)为(wèi)神经药物检测提供新途径，有(yǒu)望(wàng)减(jiǎn)少(shǎo)甚(shén)至(zhì)替(tì)代(dài)动(dòng)物(wù)实(shí)验(yàn)，未(wèi)来(lái)或(huò)构(gòu)建(jiàn)更(gèng)复(fù)杂(zá)模(mó)型(xíng)，助(zhù)力(lì)全面(miàn)深(shēn)入(rù)理(lǐ)解(jiě)人(rén)类(lèi)生(shēng)物(wù)学(xué)与(yǔ)疾(jí)病(bìng)机(jī)制(zhì)。

科学家首次在不使用任何动物来源材料或添加生物涂层的情况下，成功培育出具有功能性神经网络的类脑组织。这项发表于最新一期《先进功能材料》的突破性进展，为神经药物检测提供了更可控(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)实验的研究模式。

该技术的核心是一种由常见聚合物聚乙二醇（PEG）制(zhì)成(chéng)的(de)新型支架材料。PEG以其化学惰性著称，通常情况下，活细胞无法在其表面附着和生长，除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(duì)这(zhè)类(lèi)生(shēng)物(wù)涂(tu)层(céng)的(de)依(yī)赖(lài)。

团(tuán)队(duì)采用(yòng)一(yī)种(zhǒng)创(chuàng)新(xīn)的(de)微(wēi)流(liú)控(kòng)技(jì)术(shù)，让(ràng)水(shuǐ)、乙(yǐ)醇(chún)和(hé)PEG溶(róng)液(yè)通(tōng)过(guò)嵌(qiàn)套(tào)的(de)玻(bō)璃(lí)毛(máo)细(xì)管(guǎn)流(liú)动(dòng)。当(dāng)混(hùn)合(hé)物(wù)到(dào)达(dá)外(wài)层(céng)水(shuǐ)流(liú)时(shí)，其(qí)成(chéng)分(fēn)会(huì)自(zì)发(fā)分(fēn)离(lí)，随(suí)后(hòu)一道闪光瞬间固化，将这种(zhǒng)分(fēn)离(lí)状(zhuàng)态(tài)锁(suǒ)定(dìng)，从(cóng)而(ér)形(xíng)成(chéng)一(yī)个(gè)错(cuò)综(zōng)复(fù)杂(zá)、相(xiāng)互(hù)连(lián)通(tōng)的(de)多(duō)孔(kǒng)迷(mí)宫(gōng)结(jié)构(gòu)。正(zhèng)是(shì)这(zhè)种(zhǒng)仿(fǎng)生(shēng)的(de)三(sān)维(wéi)结(jié)构(gòu)，使(shǐ)得(de)原(yuán)本(běn)惰(duò)性(xìng)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(de)神(shén)经(jīng)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一套相互连接的、器官级别的培养系统，以模拟人体内不同器官之间的相互作用。

【总编辑圈点】

人工合成一个带有功能性神经网络的大脑有多难？本文介绍的复杂研究经历或能窥豹一斑。而在该成果的基础上，新型脑组织平台开始逐渐完善，最终能像真正的大脑一样，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治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。