观看原始神经细胞在3D支架中生长以治愈脑损伤
杜克大学的研究人员拍摄了长达数天的延时视频，记录了年轻的神经细胞在一种新型3D合成生物相容性结构中移动和生长的过程。通过观察细胞如何对嵌入在材料中的自然生化信号做出反应，生物医学工程师希望开发出能够在中风或其他创伤后修复和再生脑组织的生物凝胶。
该研究结果于6月22日发表在该杂志的网络版上先进材料．
修复和再生大脑组织是一项艰巨的任务。如果任其发展，大脑不会再生失去的突触，血管或者其他受伤后的结构，比如中风。死亡的脑组织反而被吸收，留下一个空洞，没有任何可识别的健康脑组织。
但这并没有阻止研究人员试图再生受损的大脑。一种常用的方法生物医学工程师是为不同的作品提供一种新的媒介吗大脑组织带着各种营养物质和促进生长的生物指令进入。
尽管该领域的科学家们一直在寻求一种同质的凝胶状生物材料来支持神经再生，但杜克大学生物医学工程教授Tatiana Segura已经开发出了一种不同的方法。她的生物材料被用来促进各种类型的愈合和生长，它由数百万个微小的凝胶球聚集在一起形成一个马厩脚手架．
“大多数其他实验室使用无孔水凝胶，有点像大块的果冻，和细胞必须先把它吃掉，然后才能铺下再生材料，”塞古拉说。“我们的细胞更像是装在盒子里的软橙子，它提供了一堆口袋和空隙，细胞可以从中移动和生长。”
这种被称为微孔退火颗粒(MAP)支架的橙盒方法在皮肤和骨骼等大量组织中被证明是有前途的。在2018年，它被证明可以减少炎症，促进神经祖细胞(NPC)迁移到中风病灶。
这一观察结果促使塞古拉实验室的博士候选人卡特里娜·威尔逊设计了MAP支架，以进一步指导这些祖细胞区分。神经祖细胞不像干细胞那样不成熟和灵活，但仍然能够成为大脑中发现的大多数(如果不是全部的话)类型的细胞。如果能够告诉他们去哪里，成为什么样的人，将是发展大脑治愈疗法的福音。
在人体，干细胞祖细胞会对周围各种结构和蛋白质的生物信号做出反应。指令的来源之一来自层粘连蛋白，它构成了人体的生物支架，称为细胞外基质。
在这篇新论文中，Wilson将这些蛋白质的不同组合(称为多肽)嵌入到她合成的MAP支架中，然后观察发生了什么——非常真实。她在几天的时间里制作了延时视频，展示了祖细胞对肽涂过的MAP支架的反应。
塞古拉说:“随着时间的推移，我们看到细胞附着在支架上，并实际移动支架。”“我们过去认为它只是一个孩子们在上面玩的方格攀登架。但这不是我们看到的，细胞对支架施加的物理力足以导致支架移动。”
然而，这一观察结果并不适用于所有肽鸡尾酒。用一种不同的肽修饰过的MAP支架最终变成了称为神经球的小球，它们不会移动支架，而是在不同的深度内进出，同时保留了选择不同成熟路径的能力。威尔逊说，这两个结果都可以用于广泛的医疗应用。
Wilson说:“神经球有很大的潜力被用作研究发育性神经毒性或药物筛选的模型，细胞的扩散和分化高度适用于我们正在进行的促进中风后组织再生的工作。”“虽然这类工作的大多数平台都停留在二维空间，不能很好地模拟三维身体中发生的事情，但我们的平台是3D的，可以成为测试和理解npc如何工作的良好模型。”
威尔逊说，她的下一步是利用她所学到的知识，将整套肽信号应用到实验室的小鼠中风模型中，看看它是否增强了细胞招募和血管和神经再生的反应。
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