分析真实、鲜活的三维脑组织存在显而易见的难题——毕竟大脑属于其主人所有。但科学家如今已能更接近在实验室中培育出可替代实验的逼真人脑组织模型。
由加利福尼亚大学河滨分校（UCR）领导的研究团队创建了一种宽约2毫米（0.08英寸）的微型支架，捐赠的神经干细胞可附着其上并发育成完整神经元。
该支架名为BIPORES（Bijel-Integrated PORous Engineered System，即双连续相集成多孔工程系统），主要由常见聚合物聚乙二醇（PEG）制成。研究人员对PEG进行改良，使其具备对脑细胞的"粘附性"，无需使用可能干扰实验可靠性的常规涂层。
研究团队添加二氧化硅纳米粒子并改变PEG形状，创造出供细胞附着的微观海绵状孔隙矩阵。支架结构呈曲面且经过稳定化处理，能促进细胞的自然生长与扩展。
UCR生物工程师伊曼·诺沙迪表示："该材料确保细胞获得生长、组织化及在类脑集群中相互交流所需的条件。由于结构更贴近生物学特性，我们能更精细地控制细胞行为。"
新型支架的多孔设计有效促进细胞生长。此项技术解决了现有实验室培育脑组织方法的多项缺陷。研究者指出，它能生成更接近人类组织、更稳定且比当前方法更成熟的脑组织，全程无需使用动物源性化学物质或材料。
UCR生物工程师普林斯·戴维·奥科罗表示："由于工程支架具有稳定性，它支持更长期的研究。这在探究相关疾病或创伤时尤为重要，因为成熟的脑细胞更能真实反映组织功能。"
更值得称道的是，生长在支架上的神经干细胞可源自人类血液或皮肤细胞，研究人员有望据此创建针对特定患者的"测试神经元"。在研究神经退行性疾病及中风等脑损伤时，这种个性化模型对新发现至关重要。
在实验室测试高度仿真的脑组织，将大幅降低对动物脑实验的依赖。这不仅更具伦理优势，也使后续发现更可能适用于人类而非仅适用于替代动物。
尽管仍需克服诸多挑战（例如将尺寸从小型扩大），但该技术已展现出显著前景。研究者同时确信，此方法可推广至肝脏等其他人体器官。
诺沙迪表示："互联化系统将使我们观察不同组织对同一治疗的反应，以及一个器官的问题如何影响其他器官。这是以更整合方式理解人类生物学与疾病的重要一步。"
相关研究成果已发表于《先进功能材料》期刊。
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