Ricercatori stampano in 3D reti neurali viventi

Il mondo della stampa 3D continua a rappresentare un mezzo di avanzamento nel mondo medico e scientifico. Questa volta, è nel campo delle neuroscienze che la tecnologia ha fatto un enorme passo avanti. I ricercatori della Monash University di Melbourne hanno sviluppato una tecnica di 3D Bioprinting per la creazione di reti nervose tridimensionali utilizzando bioinchiostro con cellule nervose vive, in particolare cellule cerebrali di ratti. Queste strutture tridimensionali possono imitare in modo eccezionale le complesse connessioni presenti nel cervello umano.

Questa scoperta apre nuove opportunità per esplorare i disturbi neurologici, valutare l’efficacia dei farmaci e approfondire la comprensione del funzionamento del sistema nervoso. Scegliendo una metodologia di ingegneria tissutale combinata con il 3D bioprinting, gli scienziati sono riusciti a riprodurre la configurazione della “materia grigia” e della “materia bianca” presenti nel cervello. Questo approccio prevede l’uso di due tipi distinti di bioinchiostro, uno contenente cellule viventi e l’altro composto da materiali non cellulari. La stampante 3D inizia il suo lavoro sovrapponendo strati contenenti cellule viventi con strati privi di cellule. Questo processo imita il modo in cui il cervello alterna la materia bianca a quella grigia. A intervalli regolari vengono inoltre inseriti speciali elettrodi per stimolare la crescita della rete neurale e registrarne l’attività.

Secondo il professor John Forsythe, che ha guidato lo studio presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria, le colture di cellule nervose in 2D sono state utilizzate in precedenza per esplorare la formazione della rete nervosa e i meccanismi patologici. Tuttavia, queste strutture relativamente piatte non riuscivano a riprodurre la complessità tridimensionale che caratterizza il tessuto nervoso.

Il professor Forsythe spiega che: “Le reti coltivate in questa ricerca hanno replicato fedelmente la natura tridimensionale dei circuiti in un cervello vivente, dove le cellule nervose estendono processi chiamati neuriti per formare connessioni tra diversi strati della corteccia. Abbiamo scoperto che le proiezioni che si sviluppano dai neuroni della ‘materia grigia’, o strato cellulare stampato, si sviluppano prontamente attraverso lo strato di ‘materia bianca’ e lo usano come ‘autostrada’ per comunicare con i neuroni di altri strati. Non solo siamo stati in grado di costruire un layout di base simile a quello che vediamo nelle regioni del cervello, ma abbiamo anche scoperto che i neuroni si comportavano e funzionavano in modo simile”.

Lo studio, intitolato “3D Functional Neuronal Networks in Free-Standing Bioprinted Hydrogel Constructs”, dimostra che le reti di cellule nervose viventi stampate in 3D possono costituire una piattaforma promettente per studiare la formazione e lo sviluppo dei nervi e delle reti nervose. Inoltre, offrono l’opportunità di studiare l’impatto di alcune malattie sulla neurotrasmissione e la valutazione dei farmaci sulle cellule nervose e sul sistema nervoso. Per saperne di più su questa ricerca, la pubblicazione è disponibile QUI.

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*Crediti foto copertina: Freepik