Исследователи работают над 3D-печатью нейронов мозга

Мозг – один из наиболее активно исследуемых органов, однако, по большому счету, он все еще представляет собой загадку. Многие исследователи склонны относится к изучению мозга, с философской точки зрения, как к важному шагу к познанию вселенной и мироздания. В рамках новых разработок речь идет о 3D-печати тканей мозга, в которых содержатся настоящие полностью функциональные нейроны.

Исследователи из Центра изучения электроматериалов при Австралийском исследовательском совете (ACES) недавно привлекли внимание ученых и экспертов со всего мира, объявив о том, что им удалось найти способ воспроизвести и сымитировать мозговую ткань с использованием 3D-печати нервными клетками. Разумеется, 3D-печать биологических материалов и формирование клеточных связей – это существенное достижение само по себе. Однако важно понимать, что настоящая движущая сила таких исследований – это 3D-дизайн и моделирование, поскольку без одновременного использования нескольких технологий подобные проекты оказались бы невозможными.

Благодаря цифровому моделированию у ученых появилась возможность создавать, оценивать и при необходимости редактировать чрезвычайно сложные конструкции, представляющие собой трехмерные объекты. В то же время, если при создании прототипа были допущены какие-то ошибки, нет необходимости начинать сначала – достаточно внести изменения в цифровой файл и снова отправить его на 3D-принтер для печати.

Учитывая, что количество нервных клеток, с которыми работают ученые, достигает почти 100 миллиардов, чрезвычайно важно иметь возможность управлять идеями в цифровом виде и изменять концепции, переставляя элементы и внося поправки. Сведения, которые можно получить из мозговой ткани, изготовленной таким образом, крайне важны для дальнейших исследований.

Фармацевтическим компаниям также очень актуально получить информацию о мозговых тканях, поскольку очевидно, что на основе точных данных о механизме функционирования мозга можно будет создать улучшенные лекарства, которые действительно помогают. Разумеется, эксперименты на животных, которые проводятся в настоящее время, дают свои результаты, однако зачастую они оказываются недостаточно точными.

Возможность рассмотреть различные функции мозга и его работу в целом, а также ускорить некоторые действия этого органа, несомненно, будет востребована. Такой инструмент полезен не только для фармацевтической отрасли – помимо этого, инновационный способ исследовать мозг и воздействовать на его работу откроет новые возможности в исследованиях таких состояний, как шизофрения и нейродегенеративные заболевания.

На сегодняшний день исследователи уже разработали 3D-«биочернила», в которых содержатся настоящие углеводы. Полученная 3D-конструкция состоит из шести слоев, что не только позволяет клеткам точно распределяться в этом объеме и оставаться на своих местах, но и предоставляет им защиту.

«Нам необходимо проделать еще долгий путь, чтобы искусственным путем создать мозг, но полученный метод распределения клеток для имитации нейронных сетей – это существенный шаг вперед», – комментирует профессор Гордон Уоллес, директор ACES и автор исследований. Статья на эту тему недавно была опубликована в журнале Biomaterials.

Ученые находятся в самом начале пути, и на этом этапе необходимо определить план исследований, чтобы понять относительно небольшой орган, который, тем не менее, хранит в себе столько ключей к пониманию важнейших вопросов.

«В этом исследовании подчеркивается важность совмещения инноваций в области 3D-печати с передовыми разработками в материаловедении, с тем, чтобы получить результат в сфере биологии, – рассказывает профессор Уоллес. – Таким образом, мы можем стимулировать использование более продвинутых 3D-принтеров для создания конструкций со значительно более высоким разрешением».