थ्री डी-मुद्रित मस्तिष्क जैसा न्यूरॉन विकासित किये

न्यूरॉन्स, शरीर में कई कोशिकाओं की तरह, अपने परिवेश की कठोरता और ज्यामिति का जवाब देते हैं। पारंपरिक पेट्री व्यंजन मस्तिष्क के नरम, रेशेदार अतिरिक्त-सेलुलर मैट्रिक्स वातावरण के विपरीत सपाट और कठोर होते हैं।

इस वातावरण के ज्यामितीय और यांत्रिक गुणों से मिलते जुलने के लिए, एसोसिएट प्रोफेसर एंजेलो एकार्डो की टीम ने नैनोपिलर सरणियों को दो-फोटॉन पोलीमराइजेशन, नैनोस्केल सटीकता के साथ एक 3 डी लेजर-असिस्टेड प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करके डिजाइन किया।

ये खंभे, जिनमें से प्रत्येक मानव बालों की तुलना में हजार गुना पतला है, एक सतह पर छोटे जंगलों की तरह व्यवस्थित होते हैं। स्तंभों की चौड़ाई और ऊंचाई, या पहलू अनुपात को बदलकर, शोधकर्ताओं ने अपने प्रभावी कतरनी मापांक को ट्यून किया, एक यांत्रिक संपत्ति जो कोशिकाओं द्वारा महसूस की जाती है, जब सूक्ष्म या नैनो-संरचनाओं के सरणियों के शीर्ष पर रेंगती है।

मॉडल का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने तीन अलग -अलग प्रकार की न्यूरोनल कोशिकाओं को उगाया, जो या तो माउस मस्तिष्क के ऊतकों से या मानव स्टेम कोशिकाओं से, नैनोपिलर पर प्राप्त हुए। पारंपरिक फ्लैट पेट्री व्यंजन और 2 डी बायोमेट्रिक में, न्यूरॉन्स यादृच्छिक दिशाओं में बढ़े।

लेकिन 3 डी-प्रिंटेड नैनोपिलर सरणियों पर, सभी तीन सेल प्रकार अधिक संगठित पैटर्न में बढ़े, जो विशिष्ट कोणों पर नेटवर्क बनाते हैं। उन्नत कार्यात्मक सामग्रियों में प्रकाशित और इसके कवर पर चित्रित किए गए अध्ययन ने भी न्यूरोनल विकास शंकु में नई अंतर्दृष्टि का पता लगाया।

एकार्डो: “ये हाथ जैसी संरचनाएं बढ़ते न्यूरॉन्स की युक्तियों को निर्देशित करती हैं क्योंकि वे नए कनेक्शनों की खोज करते हैं। सपाट सतहों पर, विकास शंकु फैलते हैं और अपेक्षाकृत सपाट रहते हैं।

अनुमानों की तरह, सभी दिशाओं में अपने परिवेश की खोज करना – न केवल एक सपाट विमान के साथ, बल्कि 3 डी अंतरिक्ष में भी, एक वास्तविक मस्तिष्क के वातावरण में क्या होता है, जैसा दिखता है।

इसके अलावा, हमने पाया कि नैनोपिलर द्वारा बनाई गई वातावरण भी न्यूरॉन्स को परिपक्व होने के लिए प्रोत्साहित करने के लिए लग रहा था,अध्ययन के पहले लेखक जॉर्ज फ्लेमूराकिस पर प्रकाश डाला गया।

स्तंभों पर उगाई जाने वाली तंत्रिका पूर्वज कोशिकाओं ने सपाट सतहों पर उगाए गए लोगों की तुलना में परिपक्व न्यूरॉन्स के एक मार्कर के उच्च स्तर को दिखाया।

यह दर्शाता है कि प्रणाली न केवल विकास की दिशा को प्रभावित करती है, बल्कि न्यूरोनल परिपक्वता को भी बढ़ावा देती है।

हालांकि, अगर कोमलता इतनी महत्वपूर्ण है, तो क्यों न केवल जैल जैसी नरम सामग्री पर न्यूरॉन्स उगाते हैं?

“समस्या यह है कि कोलेजन या मैट्रिगेल की तरह जेल मैट्रिसेस, आमतौर पर बैच-टू-बैच परिवर्तनशीलता से पीड़ित होते हैं और तर्कसंगत रूप से डिज़ाइन किए गए ज्यामितीय सुविधाओं की सुविधा नहीं देते हैं।

नैनोपिलर एरेज़ मॉडल दोनों दुनिया का सबसे अच्छा प्रदान करता है: यह नैनोमेट्रिक के साथ एक नरम वातावरण की तरह व्यवहार करता है सुविधाएँ, और दो-फोटॉन पोलीमराइजेशन के संकल्प के लिए बहुत उच्च प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता रखती हैं, “एकार्डो बताते हैं।

न्यूरॉन्स कैसे बढ़ते और कनेक्ट करते हैं, बेहतर नकल करने से, विकसित मॉडल स्वस्थ मस्तिष्क नेटवर्क और न्यूरोलॉजिकल विकारों से जुड़े लोगों के बीच अंतर में नई अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है, जैसे कि अल्जाइमर, पार्किंसंस रोग और ऑटिज्म स्पेक्ट्रम विकार।