小中大新发现：在纳米纤维素上培养人类神经细胞
查尔莫斯大学和歌德堡大学的研究人员的研究显示,纳米纤维素可刺激神经网络的形成。该研究是构建三维大脑模型的第一步。这种三维大脑模型可将对大脑的研究(例如有关阿兹海默病及帕金森病的研究)提升到一个全新的高度。在两年的时间里,这个研究团队一直在尝试在纳米纤维素上生长人类神经细胞。
这是个伟大的挑战,查尔莫斯大学的生物聚合物技术教授Paul Gatenholm说。“直到最近,由于我们不能将细胞附着到支架上的技术问题,细胞在很短的时间内开始死亡。不过经过许多次试验后,我们发现一种方法能将细胞附着到支架上,那就是让支架带更多的正电荷。现在,我们已经有了稳定的方法来在纳米纤维素上培养神经细胞。”
当神经细胞最终附着到支架上后,它们开始发育并彼此之间发生联系,亦即形成突触。这样, 一个包含数百个细胞的神经网络就产生了。研究人员如今可以使用电脉冲以及化学信号物质来产生神经脉冲,这些神经脉冲以与在大脑中很相似的方式在网络中传递。他们还研究了神经细胞与其他分子,如药物发生反应的方式。
研究人员一直在尝试开发“人造大脑”,这有可能为大脑研究及医疗带来全新的可能性,并最终可能导致生物计算机的发展。一开始,该研究团队想要研究神经细胞间突触的损毁,这是阿兹海默病最早期信号之一。例如,他们想对神经细胞进行培养并研究细胞如何与患者的脊髓液发应。
将来,这种方法也许可应用于各种可减缓突触损毁的候选药物的试验。此外,这种方法对于大脑研究领域中的动物实验来说也是个更好的选择。
在纳米纤维素上培养神经细胞是一个重要的科研进步,因为这种材料具有很多的优点。
在纳米纤维素上形成的孔使神经细胞可以在三维的空间中生长。这极其适于细胞生长,并且创造了一个更像真实大脑的细胞培养环境,Paul Gatenholm说道。
Paul Gatenholm说,纳米纤维素在生物医学上有多种应用。他最近还领导了另外一个项目,利用这种材料开发软骨以生长人工外耳.他的研究团队此前还利用纳米纤维素制造过人工血管,现在正在进行临床实验前的评估。
在瑞典,纳米纤维素新应用领域研究是一个重要的科研战略。一些项目受到科纳特和爱丽丝•瓦伦堡基金(Knut and Alice Wallenberg Foundation)的资助,由瓦伦堡伍德科学中心中的查尔莫斯大学及瑞典皇家工学院联合承担。
