Engenheiros Make Gooey 3D Brain Model de Silk, Collagen Gel
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O cérebro é um dos tecidos mais importantes do corpo, mas é muito difícil estudar seres humanos vivos. Enquanto os cérebros feitos em um laboratório podem ser remanescentes de vilões de filmes de terror, pesquisadores da Universidade Tufts desenvolveram um modelo de gel funcional funcional como o cérebro que, pela primeira vez, imita as respostas dos cérebros vivos reais. Um modelo de tecido cerebral 3D funcional aproxima os pesquisadores para entender o que está acontecendo em nossa matéria cinzenta.
Em um estudo publicado hoje em Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), pesquisadores de Tufts relatam que seu modelo de cérebro reage de maneira similar à estimulação elétrica e química como um cérebro humano vivo. O cérebro 3D também pode durar vários meses, uma vida útil muito maior do que os modelos passados.
Publicidade PublicidadeO modelo é feito de géis de matriz extracelular (ECM), andaimes de seda e células cerebrais chamadas neurônios. Embora o design seja básico, ele fornece um plano sólido para uma função cerebral mais complexa.
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" Com base na arquitetura e nas funções do cérebro, tentamos imitar ou imitar essas características nos projetos de biomateriais, células e sistema, "Disse David Kaplan, escritor sênior do estudo, professor e presidente do departamento de engenharia biomédica da Tufts, em um e-mail para a Healthline.
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Para desenvolver o modelo, os pesquisadores examinaram muitos tipos diferentes de géis e esponjas, em combinação e sozinhos. "Examinamos os géis sozinhos, as esponjas sozinhas e as variantes de cada uma destas, bem como o sistema de combinação que encontramos melhor funcionou", disse Kaplan.
Para esses pesquisadores, a fabricação de tecido humano não é um processo novo. "Isso tudo emulado de nossos estudos de longa data sobre projetos de biomateriais para capturar a estrutura, a morfologia, a química e a mecânica necessárias para combinar as necessidades de cultura de células e tecidos em 3D", disse Kaplan.
Anúncio PublicidadeO tecido cerebral 3D resultante é feito de andaimes à base de proteína de seda, ECM composto e neurônios corticais - as células que compõem o que é comumente conhecido como a matéria cinzenta do cérebro. "Para o sistema cerebral, não tínhamos certeza de quão bem a conectividade se formaria e o quão bem as funções mostrariam, mas isso resultou bem devido aos projetos de biomateriais e à integração geral do sistema", disse Kaplan.
Os pesquisadores primeiro testaram a resposta do tecido cerebral à estimulação elétrica. Então, eles observaram o impacto de deixar cair um peso no modelo, simulando uma lesão cerebral traumática (TBI). Como um cérebro real, o modelo liberou glutamato, um produto químico conhecido por se acumular após um TBI.
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Brains of the Future
Testes futuros do modelo cerebral poderiam examinar os efeitos dos medicamentos no cérebro, bem como outros tipos de trauma. O modelo 3D também pode ser usado para explorar a disfunção cerebral.
"Sentimos que tem um potencial extenso em muitas áreas da pesquisa do cérebro, incluindo estudos de drogas, disfunção cerebral, trauma e reparo, o impacto da nutrição ou toxicologia no estado e funções da doença, etc.", disse Kaplan.
Publicidade PublicidadeTal como acontece com qualquer modelo, este problema de geléia cerebral poderia se beneficiar de novos procedimentos.
"Vemos muitas direções para ir com isso, com base no que fizemos como ponto de partida", disse Kaplan. As modificações podem incluir a adição de mais complexidade para melhor imitar a função cerebral e prolongar a vida útil do modelo para seis meses, a fim de estudar desenvolver doenças neurológicas de desenvolvimento lento, como a doença de Alzheimer.
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