ابتكار نسيج شبيه بالدماغ
تسعى مراكز البحث الهندسي إلى محاكاة البنية المعقدة لبيئة الدماغ والمصفوفة خارج الخلية التي تدعم نمو الخلايا العصبية وتطورها وتواصلها بشكل صحيح. وتتميز هذه البيئة بتنظيمها الدقيق وقدرتها على حمل الإشارات التي توجه سلوك الخلايا وتفاعلها. وتظهر نماذج الأنسجة ثلاثية الأبعاد المصممة حديثاً تفوقاً في تقليد بنية الدماغ ووظائفه، إلا أن إعادة إنتاج التفاصيل الدقيقة يبقى صعباً بسبب إهمال الجزيئات الدقيقة التي تتحكم بسلوك الخلايا. وتفرض التحديات المختبرية الحفاظ على استقرار البنى الهندسية خلال فترات طويلة من التجارب والتقييم المستمر للإشارات العصبية.
ابتكار خالٍ من المواد الحيوانية
طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد نظام بيجل المتكامل المسامي الهندسي BIPORES المصنوع كلياً دون الاعتماد على مواد حيوانية أو طبقات بيولوجية. وهذا النظام، المعروف باسم BIPORES، يمثل منصة مصنعة بالكامل لهندسة الأنسجة العصبية. ويعتمد على بولي إيثيلين جلايكول PEG كمواد أساسية وهو بوليمر محايد كيميائياً ينزلق بسلاسة ولا يلتصق إلا عند وجود بروتينات مثل اللامينين أو الفيبرونكتين. ويهدف النظام إلى تقليل الاعتماد على أدمغة الحيوانات في البحث وربما تقليلها مستقبلاً، بما يدعم توجه FDA نحو تقليل التجارب الحيوانية.
بنية مسامية تدعم النمو العميق
طور الباحثون تقنية STrIPS في أعمال سابقة لإنتاج جزيئات دقيقة وألياف وأغشية ذات هياكل إسفنجية، لكنها كانت محدودة السماكة نحو 200 ميكرومتر. ولتجاوز هذا العائق طور الفريق نظاماً يجمع أشكال ليفية واسعة النطاق وأنماط مسامية معقدة مستوحاة من هلاميات ثنائية الترابط. وتتيح هذه البنية المتقدمة حركة جزيئية داخل المادة وتدعم نمو الخلايا العصبية بعمق أكبر. كما تعزز القدرة على محاكاة بنية الدماغ ووظائفه في سياق الأبحاث العصبية والأمراض.
شبكة الأعضاء المصغرة المتصلة
أشار برينس ديفيد أوكورو، المؤلف الرئيسى للدراسة، إلى أن استقرار الشكل الهندسي يسمح بإجراء دراسات طويلة الأمد، وهو أمر مهم لأن خلايا الدماغ الناضجة تعكس وظائف الأنسجة الحقيقية عند دراسة الأمراض أو الإصابات. واعتمد الفريق على مزيج سائلاً من PEG والإيثانول والماء لصنع سقالة بلغ عرضها نحو مليمترين، مع عملهم على زيادة حجمها. كما قدموا ورقة بحثية عن إمكانية تطبيق النهج نفسه في إنشاء أنسجة كبد. وتبرز النتائج قدرة هذه الأنظمة على إظهار تفاعل الأنسجة المختلفة مع العلاجات وفهم تأثير خلل عضو على آخر ضمن إطار محاكاة بيولوجيا الإنسان.
