Onderzoekers TU Delft ontwikkelen 3D-geprinte hersenomgeving

DELFT - Belangrijke cellen in de hersenen en neuronen, vormen netwerken door signalen met elkaar uit te wisselen. Hierdoor leert het brein en past het zich razendsnel aan. Onderzoekers van de TU Delft ontwikkelden een 3D-geprinte hersenachtige omgeving waarin neuronen groeien zoals in echte hersenen.

Dit model biedt nieuwe inzichten in hoe neuronen netwerken vormen en kunnen dienen als een tool om dit proces te kunnen veranderen bij neurologische aandoeningen zoals Alzheimer, de ziekte van Parkinson en autismespectrumstoornissen. Net zoals veel andere cellen reageren neuronen op de stijfheid en vorm van hun omgeving. Om de hersenomgeving zo goed mogelijk na te bootsen, ontwierp het team van Angelo Accardo nanopilaren met een geavanceerde 3D-printtechniek. Deze nanopilaren zijn elk duizend keer dunner dan een mensenhaar en zijn gerangschikt als een klein bos op een oppervlak.

Vastklampen
Door de breedte en hoogte van de pilaren aan te passen konden de onderzoekers hun schuifmodulus afstemmen, een mechanische eigenschap die cellen waarnemen bij het kruipen over micro- of nanostructuren. “Dit misleidt de neuronen zodat ze denken dat ze in een zachte, hersenachtige omgeving zijn, hoewel het materiaal van de nanopilaren zelf stijf is. Omdat ze buigen doordat neuronen over hen heen kruipen, stimuleren de nanopilaren niet alleen de zachtheid van hersenweefsel, maar bieden ze ook een 3D-structuur waar neuronen zich aan kunnen vastklampen, net zoals de extracellulaire matrixvezels in echt hersenweefsel”, aldus Accardo.

De onderzoekers hebben het model getest met drie soorten neuronen, afkomstig uit muizenhersenen of menselijke stamcellen. Op gewone, platte petrischalen groeiden de neuronen alle kanten op, maar op de 3D-geprinte nanopilaren groeiden ze in mooie, georganiseerde patronen en vormden ze netwerken onder bepaalde hoeken. Een ander opvallend resultaat was dat de neuronen op de nanopilaren sneller volwassen werden. 

Kijk voor meer informatie op de website van de TU Delft.