电纺的技术模仿自然组织的最新进展

瑞典隆德大学的研究人员近日研制出一种人造三维(3 d)人类神经元网络电活动¹。杰可布森和阿尔宾马克西米利安Ottosson的团队增加大脑的神经祖细胞无毒、可生物降解和生物相容性的低密度poly-ε-caprolactone (PCL)纤维支架合成利用一种改进的电纺的技术^2、3。

电纺是一种静电纤维制造技术,纳米纤维测量从2纳米(纳米)到几微米(mm)从应用程序产生一个强大的电场的溶液或熔体组成的天然和合成聚合物²。

这种相对强劲的和简单的技术技术吸引了研究人员由于其潜在的应用在组织工程,生物传感器、过滤、伤口敷料、药物输送和酶固定化²。

nanofibrous杂乱矩阵由电纺的技术更像细胞外基质(ECM)成分在人体,相比传统的细胞培养方法通常采用平实验室玻璃盘¹。

这种技术生产的纺纤维提供各种优势包括表面积与体积比高,可调孔隙度和自定义纳米纤维成分的能力获得各种属性和功能³。

神经网络的三维建模在细胞神经科学研究提供了广阔的前景,进一步的发展和功能的理解中枢神经系统(CNS),连同相应的疾病。亚博老虎机网登录神经细胞之间的交互和ECM扮演一个关键的角色在适当的开发和中枢神经系统的功能³。ECM尤为重要,维护体内平衡的调节等关键细胞功能在开发过程中迁移、分化和突触的形成³。

在大脑细胞培养的二维(2 d)平培养皿中使用传统的实验室技术,神经细胞生长的支持鞘神经胶质细胞产生异常信息联系和网络的形成³。这种安排和神经胶质细胞的不同层不相同的这些细胞的混合安排实际存在于脑组织³。

为了解决这个问题,研究人员试图开发一个3 d细胞神经元模型模拟真实的脑组织。早期的研究显示,3 d神经元文化,基于cell-aggregate文化,以及水凝胶,表明改进的细胞生存,不同分化模式,不再neuronite结果和形成高密度的网络比传统的2 d的文化。

基于这些先前的研究,隆德研究团队采用一种改进的电纺的方法,利用一种聚合物已经被批准用于医疗目的产生3 d ECM-mimicking支架。使用这种聚合物的优势可能会促进神经元生长在一个类似于发生在人类的大脑³。

而标准电纺的方法通常产生密集的和紧密的纤维网格会导致贫穷细胞渗透和集成,改进的电纺的方法采用这组了一个高度多孔和低密度纤维支架与保持连接孔³。

杰可布森的团队设计并测试了阿尔宾小说收集器阵列组成的凹的金属针安装在绝缘基地为了克服在紧凑的纤维的影响,通常是由一个平面和静态收集器。

生成的未压缩的低密度PCL纤维支架进行评估的能力促进人类神经祖细胞的增长(HNPC)。几个参数的神经细胞培养到3 d PCL支架³包括细胞的生存、渗透、表型分化,形成功能评估和控制相比,传统的2 d的文化神经祖细胞³。

扫描电子显微镜(SEM)图像证实,3 d PCL纤维产生的新的和改进的电纺技术利用金属探测器收集器似乎未压缩,大大不同于通常的压缩纤维生成后,使用标准的电纺的技术标准平板收集器内³。

共焦显微镜的图像HNPC培养20天的3 d文化融合的胶质和神经元细胞,而神经细胞的2 d文化显示层上支持神经胶质细胞³。此外,共焦图像的2 d和3 d HNPC培养基质,其中β微管蛋白细胞骨架是德州沾染了红色,表明细胞浸润和神经突扩展在z方向只有发生在3 d基质³。

表型分析使用免疫组织化学(包含IHC)和免疫印迹分析还表明,HNPC 2 d基质培养显示巢蛋白的表达增加,表明许多细胞还在一个不成熟的发展阶段,这是与3 d的HNPC培养基质,它小得多的大量的巢蛋白表达³。

从这项研究中获得的数据确定未压缩的低密度纳米纤维三维支架能够充分支持HNPC和其他功能的神经网络的成熟。这研究表明,新的电纺的技术可以开放新的细胞培养的发展机会来模仿这些细胞的自然环境,因此允许潜在的药物的有效测试候选人。

引用

1. “细胞生长在“意大利面条”更自然。”Phys.org。2017年3月27日。网络。https://phys.org/news/2017-03-cells-naturally-spaghetti.html。
2. Bhardwaj Nandana,其人茶室。“电纺的:迷人的纤维制造技术。”生物技术的进步28.3 (2010):325 - 47。网络。
3. 杰可布森等。阿尔宾三维功能的人工神经元网络在未压缩的低密度实际上电纺纤维支架,纳米:纳米技术、生物学和医学(2017)。
4. 图片来源:Shutterstock.com/pixelparticle

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