Учени от лабораторията на д-р Самюел Ступ, директор на института „Симпсън Куири“ към северозападния университет в Чикаго намериха начин да биопринтират структури, които наподобяват мозъчните функции.

 

С откритието учените правят стъпка към лечение на невродегенеративните заболявания. Възможността би позволила развитието на имплантационна нервна тъкан в лаборатория чрез биопринтиране и стволови клетки от пациент.


 

Ключова роля в откритието играят динамични молекули, открити от учените през 2018 г., притежаващи възможността да се придвижват на големи разстояния сами, за да се самоорганизират в специфични структури.

 

Контролът на тези молекули позволява на изследователите да променят структурата и функцията на изградената система от нано- до макрониво.

 

Структурите, които се получават от специалните молекули могат да стимулират развитието на неврони, важно за регенеративната медицина и лечението на състояния като болест на Паркинсон или Алцхаймер.

 

Материалът, използван за биопринтиране се приготвя чрез комбиниране на две течности, които бързо се втвърдяват, вследствие на специфични реакции между молекулите, приличащи на реакцията „ключ-ключалка“ при белтъците. Влияние оказват и специфични взаимодействия в определени региони, вследствие на миграцията на дадени молекули.

 

Тези молекули имат възможността да изминават разстояния, хиляди пъти по-големи от размерите им, за да се свържат помежду си и да образуват суперструктури. На микрониво процесът изглежда като реорганизация на разпръснати влакна в структура подобна на въже.

 

В образуващите се суперструктури се получават и специални пори, които позволяват на клетки да проникнат в структурата.

 

Механичните влияния на триизмерното принтиране променят състоянието на структурите и те приемат течна форма. Въпреки това, те отново се сгъстяват, заради спонтанната реорганизация на молекулите.

 

Образуваните структури съдържат и биоактивни вещества, които привличат клетките и стимулират растежа им.

 

В централната нервна система невроните се стимулират от протеин, наречен мозъчен невротрофичен фактор. Той играе роля при образуването на нови синапси между невроните и тяхната пластичност.

 

Протеинът има потенциал да подпомага състоянието при гореспоменатите болести, но уви се разгражда твърде бързо и синтезата му в лаборатория е трудна.

 

Новите биоструктури съдържат вещества, имитиращи функцията на този протеин при свързане с неговия рецептор.

 

Учените твърдят, че благодарение на това структурите може да се използват за култивиране на неврони, които могат да бъдат имплантирани в дадени пациенти.

 

Според д-р Ступ, който е главен автор на проучването, откритието ще бъде приложимо и при други органи, като сърцето и ставите.

 

Публикацията е направена в Advanced Science.

 

Източници:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202004042