Искусственный мозговой матрикс

29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед.

В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решение стало отправной точкой для концептуально новой технологии.

Основа BIPORES представляет собой полимер полиэтиленгликоль, или ПЭГ, который химически нейтрален и даже отталкивает клетки, напоминая в этом отношении тефлон. Чтобы превратить такую поверхность в пригодную для роста нейронов основу, команда применила архитектуру биогелей (bijels) с характерной седловидной внутренней геометрией. Каркас удерживается наночастицами диоксида кремния, что обеспечивает устойчивость структуры при длительных экспериментах.

Для формирования сложной трехмерной сети ученые использовали микрожидкостные каналы и биопринтер. Эти инструменты позволили создать взаимосвязанные поры, обеспечивающие свободное движение питательных веществ и вывод метаболитов. В ходе тестирования нейронные стволовые клетки не только успешно закреплялись на синтетическом каркасе, но и демонстрировали рост, дифференциацию и образование функциональных связей, что подтвердило жизнеспособность системы.

По словам ведущего автора исследования Принса Дэвида Окоро, ключевым преимуществом стала необычайная стабильность инженерного каркаса. Именно она позволяет наблюдать за поведением зрелых нейронов на протяжении продолжительного времени, а такие клетки значительно лучше отражают работу настоящей мозговой ткани. Конструкция создавалась при помощи специальной жидкости, содержащей ПЭГ, этанол и воду; проходя через стеклянные микротрубки и сталкиваясь с потоком воды, смесь разделялась на компоненты, а мгновенная вспышка света "останавливала" этот процесс, формируя губчатую структуру с большим количеством пор.

Доцент кафедры биоинженерии Иман Ношади подчеркивает, что созданный материал обеспечивает клеткам необходимые условия для роста и взаимодействия, а также дает исследователю беспрецедентный контроль над клеточной организацией. Пока диаметр каркаса составляет два миллиметра, но уже ведется работа по масштабированию, и группа представила данные о применении аналогичного принципа для построения моделей печени.

Долгосрочная цель проекта выходит далеко за пределы одной ткани. Исследователи стремятся создать комплексную систему лабораторных мини-органов, которые могли бы воздействовать друг на друга так же, как это происходит в живом организме. Ношади отмечает, что подобная платформа позволит отслеживать влияние лекарственных препаратов сразу на несколько типов тканей и изучать каскадные эффекты заболеваний, когда патология в одной системе вызывает сбой в другой.

<< Назад: Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

>> Вперед: Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Сверхпрочный материал для шлемов по принципу ракушки 11.06.2017 Раковины моллюсков - крайне прочные оболочки, позволяющие животным выдерживать "удары" приливов и штормов, а также отбиваться от хищников. Исследователи из Массачусетского технологического института решили подробнее изучить структуру оболочки моллюсков, а в результате создали суперпрочный материал, который в будущем можно будет использовать в промышленности. Команда исследователей разработала технологию 3D-печати, которая позволила им сымитировать структуру раковины, чтобы тщательнее изучить ее в лаборатории. За основу они взяли раковины моллюсков семейства стромбиды. Оказалось, что они имеют сложную трехуровневую структуру с зигзагообразной матрицей. Благодаря этому, даже если на оболочке моллюска и образуется маленькая трещина, то она не разрастается, так как ей приходится "проходить лабиринт" слоев. Чтобы лучше разобраться в образовании трещин на раковинах, исследователи напечатали на 3D-печати образцы, по структуре напоминающие оболочку моллюсков и провели серию тестов. Результаты, полученные в ходе тестов, показали, что структура раковины предотвращает трещины на 85% лучше, чем большинство прочных материалов, например тех, что выполнены из волоконного композита. Исследователи полагают, что их технологию можно будет использовать для производства шлемов, защитной одежды и даже средств самообороны.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026