¿Cómo poner las neuronas en jaulas

En una colaboración con la Universidad de Stanford, ahora se han introducido las células nerviosas en las estructuras de jaula esférica utilizando la tecnología bioprinting acústica, de manera que el tejido nervioso multicelular puede desarrollar allí. Incluso es posible crear conexiones nerviosas entre las diferentes jaulas. Para controlar las células nerviosas, las ondas sonoras se utilizaron como pinzas acústicas.

Las jaulas de fútbol en forma de

"Si presentamos las células vivas con un cierto marco, puede influir fuertemente en su comportamiento", explica el Prof. Aleksandr Ovsianikov, jefe del grupo de investigación en 3D-Prensa y Biofabrication en el Instituto de Ciencia de los Materiales y Tecnología de Materiales de la Universidad Técnica de Viena. "La impresión 3D permite la producción de alta precisión de las estructuras de andamios, que luego pueden ser colonizadas por células para estudiar cómo crece el tejido vivo y cómo reacciona."

Para crecer grandes cantidades de células nerviosas en un pequeño espacio, el equipo de investigación decidió utilizar los llamados "buckyballs", formas geométricas hechas de pentágonos y hexágonos que se asemejan a una pelota de fútbol microscópica.

"Las aberturas de los buckyballs son lo suficientemente grandes para permitir que las células migren en la jaula, pero cuando las células se unen, que ya no pueden salir de la jaula", explica el Dr. Wolfgang Steiger, quien trabajó en 3D de alta precisión para aplicaciones de impresión Biofabrication como parte de su tesis.

Las diminutas jaulas buckyball se fabrican utilizando un proceso conocido como polimerización de dos fotones: un rayo láser enfocado se utiliza para iniciar un proceso químico en puntos específicos en un líquido, que hace que el material se endurezca precisamente en estos puntos. Dirigiendo el punto focal del haz de láser a través del líquido de una manera bien controlada, objetos tridimensionales se pueden producir con una precisión extremadamente alta.

Las ondas acústicas como pinzas

No sólo la creación de las buckyballs, sino también el montaje de células en estas bolas a través de aberturas de microescala es muy difícil. Una innovadora tecnología acústica bioprinting 3-D desarrollado en la Escuela de Medicina de Stanford, dirigido con éxito este reto. Prof. Utkan Demirci co-dirige el Centro Canario en Stanford para la detección temprana del cáncer y su grupo de investigación, es decir, el biosensor y acústica MEMS en Medicina (BAMM Lab) utiliza ondas acústicas en las aplicaciones biomédicas de detección de biomarcadores de cáncer de bioprinting tejido 3-D modelos a detección.

"Generamos oscilaciones acústicas en la solución en la que se encuentran las células. Las células siguen las ondas de sonidos como ratas siguen el flautista de Hamelin como en la leyenda En el proceso, los nodos de la forma de oscilación en ciertos puntos, similar a una cuerda vibrante ", dice el profesor Demirci. En estos puntos nodales, el líquido es relativamente estática. Si las células se encuentran en estos puntos, permanecen allí; en cualquier otro lugar que se alejan por la onda acústica. Por tanto, las células se mueven a los lugares en los que no se dio la vuelta, y que es donde se colocaron las buckyballs. La onda de sonido por lo tanto se puede utilizar de una manera muy bien controlada, casi como pinzas, para dirigir las células para la ubicación deseada.

"Las ondas acústicas nos permitieron llenar las estructuras de andamiaje mucho más denso y eficiente de lo que hubiera sido posible con los métodos convencionales de la colonización celular", informa Tanchen Ren, PhD, del grupo de investigación del Prof. Demirci.

Una vez que los buckyballs habían colonizado con éxito con las células nerviosas de esta manera, se formaron conexiones con las neuronas vecinas de los fullerenos. "Vemos un enorme potencial aquí para utilizar la impresión en 3D para crear y estudiar las redes neuronales de manera específica", dice Aleksandr Ovsianikov. "De esta manera, importantes cuestiones biológicas pueden ser investigados a cuál otro modo no tendrían acceso experimental directa."