การเพาะเลี้ยงเซลล์ชั้นเดียวใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นทางเลือกแทนแบบจำลองสัตว์สำหรับการตรวจสอบผลกระทบของยาในสมอง แต่ข้อดีที่โมเดล 2 มิติดังกล่าวมีในแง่ของความเรียบง่ายและการเข้าถึงนั้นสมดุลกับข้อบกพร่องที่สำคัญบางประการ โครงข่ายประสาทเทียมในวัฒนธรรม 2 มิติตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่างกันเมื่อเทียบกับโครงสร้างทางสรีรวิทยา 3 มิติที่พวกมันต้องการ
เลียนแบบ
เซลล์ในวัฒนธรรม 2 มิติยังคงมีชีวิตอยู่ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ เนื่องจากสารอาหารไม่สามารถแทรกซึมเข้าไปถึงภายในของวัฒนธรรมได้ เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ นักวิจัยในจีนและสหรัฐอเมริกาได้สาธิตโครงสร้างเนื้อเยื่อ 3 มิติที่ช่วยรักษาประชากรของเซลล์ประสาทเป็นเวลาสี่สัปดาห์
ทีมงานใช้ไบโออิงค์ที่บรรจุเซลล์เพื่อพิมพ์ซ้อนกันของเลเยอร์รูปทรงกริดสามชั้นบนอาร์เรย์ของอิเล็กโทรด ช่องว่างระหว่างและภายในแต่ละชั้นช่วยให้สารอาหารเข้าถึงเซลล์ได้ ในขณะที่อิเล็กโทรดอาร์เรย์วัดสัญญาณทางสรีรวิทยาของเซลล์ โครงสร้างดังกล่าวสร้าง วงจรประสาท ในร่างกายได้แม่นยำ
กว่าและใช้เวลานานกว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์แบบ 2 มิติ ทำให้เป็นแบบจำลองที่ดีกว่าสำหรับการทดสอบยาและศึกษาไดนามิกของโครงข่ายประสาทเทียม ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ และเพื่อนร่วมงานที่ห้องปฏิบัติการหลักด้านการผลิตทางชีวภาพและเทคโนโลยีการขึ้นรูปอย่างรวดเร็วของปักกิ่ง
ที่มหาวิทยาลัย Tsinghuaได้ระงับเซลล์ประสาทของหนูในสารละลายของเจลาติน อัลจิเนต และไฟบริโนเจน ด้วยการผสมผสานระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีดและอัตราการไหลที่เหมาะสม พวกเขาพบว่า 85% ของเซลล์ใน bioink รอดชีวิตจากกระบวนการพิมพ์ นักวิจัยยังได้เปลี่ยนสัดส่วนของส่วนประกอบ
หนึ่งสัปดาห์หลังการพิมพ์ เซลล์เกือบทั้งหมดในโครงสร้างยังคงมีชีวิตอยู่และเริ่มขยายเซลล์ประสาทเพื่อสร้างเครือข่าย ตัวอย่างการควบคุม 2 มิติ ณ เวลาเดียวกันได้สูญเสียเซลล์ไปแล้วกว่าหนึ่งในสี่ อัตราการตายของเซลล์ในวัฒนธรรม 2 มิติยังคงดำเนินต่อไปจนกระทั่งสิ้นสุดการทดลอง 4 สัปดาห์
หลังการพิมพ์
ซึ่ง ณ จุดนั้นเซลล์น้อยกว่า 25% ยังมีชีวิตอยู่ ในทางตรงกันข้าม ในโครงสร้าง 3 มิติ เซลล์มากกว่าสามในสี่รอดชีวิตจนถึงการวัดขั้นสุดท้าย หลังจากเพาะเลี้ยงเซลล์เป็นเวลาสี่สัปดาห์ และเพื่อนร่วมงานได้วัดปริมาณกิจกรรมของระบบประสาทในทั้งสองวัฒนธรรมโดยการวัดศักยภาพของโพสต์ซินแนปติก
แบบกระตุ้น (EPSPs) พวกเขากระตุ้นและตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าเหล่านี้โดยใช้ขั้วไฟฟ้าขนาด 4 × 4 ที่อยู่ใต้แต่ละวัฒนธรรม แอมพลิจูดของ EPSPs ในโครงสร้าง 3 มิตินั้นใหญ่กว่าในวัฒนธรรม 2 มิติ ซึ่งนักวิจัยระบุว่าสัดส่วนของเซลล์ที่รอดชีวิตและการเชื่อมต่อที่ดีขึ้นของโครงสร้างที่พิมพ์ออกมา
เหล่านี้ลดลงเหลือศูนย์เมื่อทีมงานวิเคราะห์โครงสร้าง 3 มิติด้วย ซึ่งเป็นสารพิษต่อระบบประสาทที่ยับยั้งการส่งผ่านของโซเดียมไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ความเร็วที่ TTX แพร่กระจายผ่านการเพาะเชื้อและปิดการทำงานของเซลล์แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างมีความไวสูงต่อผลกระทบของสารดังกล่าว
ซึ่งบ่งชี้
ถึงความเหมาะสมในการใช้เป็นแบบจำลองสำหรับการตรวจหาสารเสพติด ผู้อำนวยการศูนย์การผลิตทางชีวภาพแห่งมหาวิทยาลัย Tsinghua กล่าวว่า “งานที่กำลังดำเนินอยู่ของเรารวมถึงการศึกษาวิธีที่ยาทำลายประสาทที่มีโครงสร้างโมเลกุลต่างกันแพร่กระจายด้วยความเร็วที่ต่างกันในแบบจำลอง
ที่พิมพ์ออกมาของเรา และการบริหารการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าและ/หรือเพนทิลีนเตตระโซลให้กับแบบจำลองของเราเพื่อศึกษาโรคลมชัก” . “เรายังสนใจที่จะพิมพ์สเต็มเซลล์เพื่อสร้างแบบจำลองคล้ายสมองเพื่อศึกษาพัฒนาการทางระบบประสาท และรวมแบบจำลองคล้ายสมองที่พิมพ์ออกมา
ในการศึกษาที่ก้าวล้ำนับไม่ถ้วนในช่วงเวลาเพียงไม่กี่ปี”ในกรณีนี้ การแลกเปลี่ยนโฟนันทำหน้าที่เป็นบัสข้อมูลที่ถ่ายโอนข้อมูลควอนตัมระหว่างควอบิต สามารถอ่านสถานะของรีจิสเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเทคนิค “ควอนตัมจัมพ์ เข้ากับไมโครฟลูดิกส์เพื่อสร้างอุปกรณ์ ‘สมองบนชิป’” ของหมึกชีวภาพ
เพื่อให้โครงสร้างที่พวกเขาสร้างขึ้น ซึ่งเป็นตารางสี่เหลี่ยมจัตุรัสสามช่อง แต่ละช่องหนา 0.5 มม. และกว้าง 8 มม. มีคุณสมบัติเชิงกลคล้ายกับเนื้อเยื่อสมองที่มีชีวิตเนื่องจาก ไม่ได้นำเสนอกรณีฟิสิกส์ที่ดีพอต่อรัฐบาล เอียน ฮัลลิเดย์ ประธานเจ้าหน้าที่บริหารตอบโต้ด้วยการกล่าวว่า
“นักชีววิทยายึดวาระการประชุม” ด้วยการพูดถึงโครงการจีโนมมนุษย์และความมั่งคั่งทางอุตสาหกรรมที่ตามมา “รัฐบาลซื้อวิสัยทัศน์ของนักชีววิทยา” ฮัลลิเดย์กล่าว “พวกเขามีวาระในเชิงบวกมาก ฟิสิกส์ต้องเรียนรู้บทเรียนจากสิ่งนี้ เรากำลังพูดถึงประสิทธิภาพและการประหยัด ในขณะที่พวกเขากำลังพูดถึง
โรเจอร์ แคชมอร์ หัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดและเป็นนักฟิสิกส์อนุภาค คิดว่าการลงทุนด้านวิทยาศาสตร์พื้นฐานต่ำเกินไปนั้นเป็นการมองการณ์ไกล “หากคุณผลักดันความคิดที่ล้ำหน้า ก็จะเกิดการแตกแยกทางปัญญาและทางเทคนิคอย่างมหาศาลเสมอ เนื่องจากมาจากเทคโนโลยีตัวเร่ง”
แคชมอร์กล่าว เขาบอกว่าแม้เขาจะมีความสุขที่มีเงินมากขึ้นสำหรับวิทยาศาสตร์ในสหราชอาณาจักร แต่เขาก็ผิดหวังที่ฟิสิกส์ออกมาดีที่สุดเป็นอันดับสอง “งบประมาณไม่สนใจข้อเท็จจริงที่ว่าวิทยาศาสตร์กายภาพจำนวนมากมีความสำคัญต่อสังคม
ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจนำมาซึ่งการปฏิวัติด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ”การจัดสรรงบประมาณด้านวิทยาศาสตร์เป็นการยอมรับว่าสาขาวิชาหลักทางวิทยาศาสตร์ ได้แก่ คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี และวิศวกรรมศาสตร์ “เป็นพื้นฐานสำหรับความก้าวหน้าในขอบเขตทั้งหมดของความพยายาม
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
