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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Новая серия контроллеров ШИМ для преобразователей AC-DC и DC-DC 23.04.2004 Фирмой INTERSIL выпущена серия контроллеров ШИМ для преобразователей AC-DC и DC-DC ISL6840, ISL6841, ISL6842, ISL6843, ISL6844, ISL6845. Приборы отличаются максимальным коэффициентом ШИМ (скважностью) и рабочими напряжениями. Отличительной особенностью серии является высокая частота переключения - до 2 МГц, большой выходной ток и ток поглощения - до 1 А, широкий рабочий диапазон температур от -40 до +105°С. Микросхемы выпускаются в корпусах MSOP-8 и SOIC-8.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026