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首页 > 资讯中心青岛3D打印制作大脑皮层组织：脑损伤
发布时间：2023-10-09
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基于液滴的三维（3D）打印如何帮助制造由组织成垂直柱的层特定神经元组成的大脑皮层组织。
将3D打印的大脑皮层组织整合到离体病变脑切片中
背景
大脑皮层有六层，分为上层和深层。创伤性脑损伤 (TBI)、癌症手术切除、癫痫和中风导致的大脑皮层区域损伤会损害认知功能，损害运动技能，并导致整体生活质量下降。
2018年，全球有6900万人患有TBI，其中480万例重症或死亡。然而，脑损伤的有效治疗方法严重缺乏。
在小鼠模型中，已尝试植入神经祖细胞来修复脑损伤。然而，这并没有完全恢复受损的脑组织，因为细胞结构与自然的大脑解剖结构并不相似。
因此，植入类似于受损组织细胞结构的组织可能比缺乏结构完整性的分离的 hiPSC 衍生类器官更有效。
关于该研究
成熟的神经元在3D打印过程中对温度、渗透压等变化造成的损伤很敏感，从而导致身体应激。
因此，在本研究中，研究人员使用人类诱导多能干细胞(hiPSC) 系 AH016-3 3D打印上层和深层神经祖细胞（UNP 和 DNP），而不是其成熟后代。
他们采用了逐层顺序打印策略，其中每一层都有一个8 × 8 × 8的液滴网络，并标有独特的颜色。他们还3D打印出各种形状的厘米级结构。
他们在对纳米颗粒进行进一步处理之前，用油3D打印了组织。他们在神经维持培养基 (NMM) 中培养皮质组织，并添加生长因子混合物，其中包含支持增殖（例如表皮生长因子和成纤维细胞生长因子-2）和存活（脑源性神经营养因子）的生长因子，持续第一周。
在第一个 WPP 结束时，他们用神经末梢培养基 (NTM) 取代了补充生长因子的 NMM，以促进皮质组织成熟。
最后，他们在两个、四个和八个 WPP 处收获组织，并在 8 个 WPP 处对代表性深层皮质组织进行免疫染色，以揭示组织结构和细胞组成、形态、细胞迁移、过程生长和基因表达，并通过神经可视化进行可视化。
他们使用实时定量聚合酶链反应 (RT-qPCR) 进行基因表达分析，以确认 DN 和 UN 细胞的身份。
结果
研究人员在3D打印一周多后的体外培养过程中观察了神经元的迁移和成熟。最后，当研究人员将3D打印的皮质组织植入离体脑外植体时，植入物与宿主组织形成结构连接并保持其钙离子（Ca 2+）活性。
相关的Ca 2+振荡由于体积传输的早期建立而显现。请注意，Ca 2+离子活性是一种神经元信号传递方法，涉及神经递质的非突触释放，神经递质通过细胞外空间 (ECS) 扩散。
未来，研究人员的目标是在更长的植入后孵化时间后进行植入，以获得更先进的修复。
荧光共焦（FC）成像揭示了从植入物向宿主的生长过程和神经元迁移（神经发生的组成部分），表明其成功整合到 离体 脑外植体中。
FC 成像还揭示了植入后五天 (DPI) 四种条件下生长和迁移距离的差异。
有趣的是，γ-分泌酶抑制剂 (DAPT) 治疗导致条件 A (265 ± 30 μm) 和 B (434 ± 41 μm) 的距离进一步增加。事实上，这些植入的外植体可以帮助评估营养物质和 DAPT 治疗对植入的影响。
影响
通过这种研究方法，研究人员在没有基因操作的情况下产生了不同类型的神经元，从而减少了临床安全问题。因此，在病变较大的情况下，具有匹配的3D形状和细胞结构的植入物可能会提供精确的治疗并恢复认知。
此外，研究人员可能会从患者的细胞中提取纳米粒子来治疗脑损伤，因为它们可能会产生更真实的皮质组织。
该研究方法可以帮助打印替代的化学成分水凝胶，例如胶原蛋白和琼脂糖，这可
将3D打印的大脑皮层组织整合到离体病变脑切片中
背景
大脑皮层有六层，分为上层和深层。创伤性脑损伤 (TBI)、癌症手术切除、癫痫和中风导致的大脑皮层区域损伤会损害认知功能，损害运动技能，并导致整体生活质量下降。
2018年，全球有6900万人患有TBI，其中480万例重症或死亡。然而，脑损伤的有效治疗方法严重缺乏。
在小鼠模型中，已尝试植入神经祖细胞来修复脑损伤。然而，这并没有完全恢复受损的脑组织，因为细胞结构与自然的大脑解剖结构并不相似。
因此，植入类似于受损组织细胞结构的组织可能比缺乏结构完整性的分离的 hiPSC 衍生类器官更有效。
关于该研究
成熟的神经元在3D打印过程中对温度、渗透压等变化造成的损伤很敏感，从而导致身体应激。
因此，在本研究中，研究人员使用人类诱导多能干细胞(hiPSC) 系 AH016-3 3D打印上层和深层神经祖细胞（UNP 和 DNP），而不是其成熟后代。
他们采用了逐层顺序打印策略，其中每一层都有一个8 × 8 × 8的液滴网络，并标有独特的颜色。他们还3D打印出各种形状的厘米级结构。
他们在对纳米颗粒进行进一步处理之前，用油3D打印了组织。他们在神经维持培养基 (NMM) 中培养皮质组织，并添加生长因子混合物，其中包含支持增殖（例如表皮生长因子和成纤维细胞生长因子-2）和存活（脑源性神经营养因子）的生长因子，持续第一周。
在第一个 WPP 结束时，他们用神经末梢培养基 (NTM) 取代了补充生长因子的 NMM，以促进皮质组织成熟。
最后，他们在两个、四个和八个 WPP 处收获组织，并在 8 个 WPP 处对代表性深层皮质组织进行免疫染色，以揭示组织结构和细胞组成、形态、细胞迁移、过程生长和基因表达，并通过神经可视化进行可视化。
他们使用实时定量聚合酶链反应 (RT-qPCR) 进行基因表达分析，以确认 DN 和 UN 细胞的身份。
结果
研究人员在3D打印一周多后的体外培养过程中观察了神经元的迁移和成熟。最后，当研究人员将3D打印的皮质组织植入离体脑外植体时，植入物与宿主组织形成结构连接并保持其钙离子（Ca 2+）活性。
相关的Ca 2+振荡由于体积传输的早期建立而显现。请注意，Ca 2+离子活性是一种神经元信号传递方法，涉及神经递质的非突触释放，神经递质通过细胞外空间 (ECS) 扩散。
未来，研究人员的目标是在更长的植入后孵化时间后进行植入，以获得更先进的修复。
荧光共焦（FC）成像揭示了从植入物向宿主的生长过程和神经元迁移（神经发生的组成部分），表明其成功整合到 离体 脑外植体中。
FC 成像还揭示了植入后五天 (DPI) 四种条件下生长和迁移距离的差异。
有趣的是，γ-分泌酶抑制剂 (DAPT) 治疗导致条件 A (265 ± 30 μm) 和 B (434 ± 41 μm) 的距离进一步增加。事实上，这些植入的外植体可以帮助评估营养物质和 DAPT 治疗对植入的影响。
影响
通过这种研究方法，研究人员在没有基因操作的情况下产生了不同类型的神经元，从而减少了临床安全问题。因此，在病变较大的情况下，具有匹配的3D形状和细胞结构的植入物可能会提供精确的治疗并恢复认知。
此外，研究人员可能会从患者的细胞中提取纳米粒子来治疗脑损伤，因为它们可能会产生更真实的皮质组织。
该研究方法可以帮助打印替代的化学成分水凝胶，例如胶原蛋白和琼脂糖，这可
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