Como colocar neurônios em gaiolas

Em colaboração com a Universidade de Stanford, células nervosas foram agora introduzido em estruturas de gaiolas esféricas que utilizam a tecnologia bioprinting acústica, de modo que o tecido nervoso multicelular pode desenvolver lá. É ainda possível criar conexões nervosas entre as diferentes gaiolas. Para controlar as células nervosas, as ondas sonoras foram usadas como pinças acústicas.

Gaiolas de futebol Shaped

"Se você apresentar células vivas com uma certa estrutura, você pode influenciar fortemente o seu comportamento", explica o Prof. Aleksandr Ovsianikov, chefe do grupo de pesquisa 3D-Impressão e Biofabrication no Instituto de Ciência dos Materiais e Tecnologia de Materiais da TU Wien. "Impressão 3D permite a produção de alta precisão de estruturas de andaimes, que pode então ser colonizados com células para estudar como tecidos vivos cresce e como ele reage."

Para crescer um grande número de células nervosas em um espaço pequeno, a equipe de pesquisa decidiu usar os chamados "buckyballs", formas geométricas feitas de pentágonos e hexágonos que se assemelham a uma bola de futebol microscópica.

"As aberturas das buckyballs são grandes o suficiente para permitir que as células para migrar para dentro da jaula, mas quando as células se fundem, eles não podem deixar a gaiola", explica Dr. Wolfgang Steiger, que trabalhou no de alta precisão em 3D impressão para aplicações biofabrication como parte de sua dissertação.

Os fulerenos pequenas gaiolas foram fabricados utilizando um processo conhecido como polimerização de dois fotões: um feixe de laser focado é utilizado para iniciar um processo químico em pontos específicos num líquido, o que faz com que o material a endurecer, precisamente estes pontos. Ao orientar o ponto focal do feixe de laser através do líquido de uma maneira bem controlada, objectos tridimensionais podem ser produzidos com uma precisão extremamente elevada.

Ondas acústicas como Pinças

Não só criando os fulerenos, mas também a montagem de células para essas bolas através de aberturas em microescala é muito exigente. Um inovador 3-D tecnologia bioprinting acústico desenvolvido na Escola de Medicina de Stanford, dirigiu com sucesso este desafio. Prof. Utkan Demirci co-dirige o Centro amarelo na Stanford para detecção precoce do câncer e seu grupo de investigação, isto é, o Biossensoriais e acústica MEMS em Medicina (BAMM Lab) utiliza ondas acústicas em aplicações biomédicas de detectar biomarcadores de cancro para tecido bioprinting 3-D modelos para detecção.

"Nós gerar oscilações acústicas na solução em que as células estão localizados. As células de seguir as ondas de sons como ratos seguir o Flautista de Hamelin como na legenda No processo, os nós de forma oscilação em determinados pontos, semelhante a uma cadeia de vibração ", diz Prof. Demirci. Nesses pontos nodais, o líquido é relativamente estática. Se as células estão localizadas nestes pontos, eles permanecem lá; em qualquer outro lugar que eles são afastados pela onda acústica. As células, por conseguinte, mover-se para os pontos onde eles não são giradas em torno de, e que é o local onde os fulerenos foram colocados. A onda de som pode assim ser utilizada de um modo bem controlado muito, quase como uma pinça, para dirigir as células para a localização desejada.

"As ondas acústicas nos permitiu preencher as estruturas de andaime muito mais densa e eficiente do que teria sido possível com os métodos convencionais de colonização celular", relata Tanchen Ren, PhD, do grupo de pesquisa do Prof. Demirci.

Uma vez que as buckyballs tinha sido colonizado com sucesso com células nervosas, desta forma, eles formaram conexões com neurônios de buckyballs vizinhas. "Vemos um enorme potencial aqui para usando 3D impressão para criar e estudar redes neurais de forma direcionada", diz Aleksandr Ovsianikov. "Desta forma, questões biológicas importantes podem ser investigados para que uma outra forma não teriam acesso experimental direta."