Ученые создали аналог мозга полностью на синтетических нейронах. Как это поможет науке

Впервые в истории биоинженеры разработали полностью искусственную ткань, имитирующую структуру мозга, но не содержащую ни одного биологического компонента. Это прорывное достижение открывает новые горизонты для изучения нейронных процессов, тестирования лекарств и разработки терапий при неврологических заболеваниях. Звучит как фантастика, но это уже работает.

Полностью синтетический мозг может открыть широкие возможности для исследований человека.

Полностью синтетическая среда для нейронов

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Риверсайде представили платформу BIPORES — первую в мире искусственную ткань, способную поддерживать рост и развитие нейронных клеток. В отличие от традиционных подходов, где для создания каркаса используются белки или биологические материалы, BIPORES построена исключительно на синтетическом полимере полиэтиленгликоле (ПЭГ). Этот материал химически нейтрален и отталкивает клетки, как тефлоновая поверхность, что делает его идеальным для создания контролируемой среды.

Для решения задачи удержания клеток на такой поверхности учёные применили инновационную технологию, основанную на биогелях с седлообразной внутренней структурой. Каркас стабилизирован наночастицами диоксида кремния, что обеспечивает его прочность и долговечность. В результате получается трёхмерная сеть с многочисленными порами, которые позволяют клеткам свободно перемещаться, получать питательные вещества и выводить продукты жизнедеятельности.

Не забывайте о нашем Дзен, где очень много всего интересного и познавательного!

Как создается искусственный мозг

Для формирования каркаса использовалась микрожидкостная система и биопринтер. Специальная жидкость из ПЭГ, этанола и воды пропускалась через микроскопические стеклянные трубки. При встрече с потоком воды компоненты начинали разделяться, а мгновенная вспышка света фиксировала структуру, создавая губчатый материал с многочисленными порами. Такой подход позволяет точно контролировать размер и форму пор, что критически важно для поддержания жизнедеятельности клеток.

Предыдущие исследования предлагали использование биологических материалов, но теперь многое поменялось.

Тесты с нейральными стволовыми клетками показали их надёжное прикрепление, рост и формирование функциональных нейронных связей. Ведущий автор исследования Принс Дэвид Окоро отметил, что стабильность инженерного каркаса позволяет проводить долгосрочные исследования, что особенно важно для изучения заболеваний и травм мозга. Зрелые клетки, выращенные в такой среде, более точно отражают функции реальной ткани.

Умеют ли животные без мозгов думать и принимать решения

Преимущества и перспективы применения

Доцент кафедры биоинженерии Иман Ношади подчеркнул, что материал обеспечивает клетки всем необходимым для роста, организации и коммуникации в кластерах. Это даёт исследователям беспрецедентный контроль над поведением клеток, что открывает новые возможности для изучения неврологических заболеваний и разработки терапий.

На данный момент диаметр каркаса составляет два миллиметра, но команда уже работает над его масштабированием. Учёные также подготовили публикацию о применении аналогичного подхода для моделирования печёночной ткани. Конечной целью является создание сети лабораторных мини-органов, способных взаимодействовать друг с другом, подобно системам человеческого организма. Такая система позволит отслеживать, как одно и то же лекарство влияет на разные ткани, и как патология в одном органе может воздействовать на другие.

Новый искусственный мозг может помочь в исследованиях функционирования и других органов.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

С точки зрения биомиметики, предложенный метод гораздо точнее воспроизводит архитектуру реальной мозговой ткани, что делает его ценным инструментом для изучения неврологических заболеваний, тестирования препаратов и разработки терапий по восстановлению повреждённой нервной ткани.