Аддитивные технологии и исследование мозга: новое 3D-печатное нанотехнологическое устройство итальянских учёных

Исследователи из Итальянского Института Технологий в Генуе использовали наномасштабную 3D-печать для разработки гибридного нанотехнологического устройства, которое может помочь в разработке методов лечения заболеваний головного мозга и опухолей. Новое 3D-печатное устройство имитирует гемато-энцефалический барьер.

3d-printed-nanotech-device-provide-answers-brain-cancer-alzheimers-research-3.jpg

Гемато-энцефалический барьер, имеющий так же краткие названия ГЭБ или BBB (от английского blood-brain barrier) – это физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой, сформированный эндотелиальными клетками мозга, который позволяет пропускать воду и некоторые газы, и блокирует определенные нейротоксины, микроорганизмы и другие вещества.

ГЭБ выполняет функцию своеобразного фильтра и является важной структурой в сохранении здоровья нервной системы и головного мозга человека. Именно поэтому итальянские учёные недавно создали своего рода искусственный ГЭБ, который будет использоваться для развития и совершенствования терапии заболеваний мозга.

Гибридное нанотехнологическое устройство, имитирующее ГЭБ, изготовлено с использованием наноразмерного 3D-принтера Nanoscribe, сочетает в себе искусственные и биологические компоненты и функционирует как микрожидкостное устройство. Прибор был изготовлен с помощью комбинации механических и естественных методов.

3d-printed-nanotech-device-provide-answers-brain-cancer-alzheimers-research-1.jpg

Для создания нескольких частей модели ГЭБ использовался процесс микрофабрикации двухфотонной литографии на 3D-принтере Nanoscribe. Во время этого двухфотонного литографического процесса лазер сканирует жидкий фотополимер и отверждает материал по слоям, создавая своего рода 3D-печать типа SLA или DLP, но в субмикронном масштабе.

Вышеописанный процесс 3D-печати позволил исследователям построить точную модель ГЭБ в масштабе 1:1 из фотополимерной смолы. Его микрожидкостная система, состоящая из 50 параллельных цилиндрических каналов, имитирует микрокапилляры микроорганизмов, причем каждая трубчатая структура имеет диаметр всего 10 мкм и поры с крошечным диаметром 1 мкм.

После 3D-печати с использованием фотополимера эндотелиальные клетки культивировали вокруг пористой микрокапиллярной системы, которая затем автономно создавала биологический барьер. Полученное устройство представляет собой своего рода биогибридную систему, которая очень напоминает настоящий ГЭБ.

3d-printed-nanotech-device-provide-answers-brain-cancer-alzheimers-research-2.jpg

Такое нанотехнологическое устройство может помочь учёным в создании лекарственных средств, способных проникать через гемато-энцефалический барьер и достигать центральной нервной системы, а так же будет использоваться для разработки новых терапевтических стратегий в лечении рака мозга, болезни Альцгеймера, рассеянного склероза и других состояний.

Исследование итальянских учёных было опубликовано в статье «Трёхмерная биомиметическая и биогибридная модель гемато-энцефалического барьера в реальном масштабе, изготовленная с помощью двухфотонной литографии» в журнале Small. Работа координировалась Джанни Чиофани, исследователем ИИТ в Понтедере (Пиза), и профессором Политехнического университета Турина в рамках исследовательского проекта SLaMM.

Источник

Поделиться: