Nieuws

TU Delft ontwikkelt 3D-geprinte omgeving die neuronengroei nabootst

© TU Delft

Onderzoekers van de TU Delft hebben een innovatieve 3D-geprinte omgeving ontwikkeld die de groei van neuronen op een realistische manier nabootst. Dit geavanceerde model, opgebouwd uit nanopilaren, kan bijdragen aan beter inzicht in de vorming van neurale netwerken en mogelijk nieuwe perspectieven bieden op neurologische aandoeningen zoals Alzheimer en Parkinson.

Neuronen, de bouwstenen van het zenuwstelsel, communiceren door middel van elektrische en chemische signalen. Deze cellen vormen complexe netwerken die essentieel zijn voor leren, geheugen en andere cognitieve processen. Traditionele petrischalen, waarin neuronen vaak worden gekweekt, bieden echter een onnatuurlijke omgeving: ze zijn hard en vlak, terwijl hersenweefsel juist zacht en vezelrijk is.

Om dit probleem te verhelpen, ontwikkelde een team van wetenschappers onder leiding van Angelo Accardo een geavanceerd 3D-geprint model. Dit model bootst de extracellulaire matrix van de hersenen na met behulp van nanopilaren, structuren die duizend keer dunner zijn dan een menselijke haar.

Een innovatieve 3D-geprinte hersenomgeving

De nanopilaren zijn zo ontworpen dat ze neuronen laten denken dat ze zich in een zachte, hersenachtige omgeving bevinden. Ondanks dat het materiaal van de nanopilaren stijf is, kunnen ze buigen wanneer neuronen zich eraan hechten en eroverheen bewegen. Hierdoor ontstaat een flexibele, driedimensionale structuur waarin neuronen zich op een natuurlijke manier kunnen ontwikkelen.

Een belangrijke ontdekking was dat neuronen in deze omgeving niet willekeurig groeiden, zoals op een platte petrischaal, maar in georganiseerde patronen. Dit geeft onderzoekers nieuwe mogelijkheden om de interacties tussen neuronen beter te begrijpen.

Van chaotische groei naar geordende netwerken

Het onderzoeksteam testte de 3D-geprinte structuren met verschillende typen neuronen, afkomstig uit muizenhersenen en menselijke stamcellen. Op traditionele platte oppervlakken groeiden de neuronen ongecontroleerd, maar op de nanopilaren ontstonden georganiseerde netwerken onder specifieke hoeken.

Daarnaast ontdekten de wetenschappers dat neuronen in deze 3D-geprinte omgeving sneller volwassen werden. Volgens eerste auteur George Flamourakis vertoonden cellen op de nanopilaren meer tekenen van rijping dan neuronen op conventionele oppervlakken. Dit suggereert dat de omgeving niet alleen de groei van neuronen beïnvloedt, maar ook hun ontwikkeling kan versnellen.

Nieuwe mogelijkheden voor neurologisch onderzoek

De bevindingen uit dit onderzoek kunnen een belangrijke rol spelen bij het bestuderen van neurologische aandoeningen. Traditionele methoden, zoals het gebruik van collageengels, kennen beperkingen, omdat ze inconsistente eigenschappen kunnen hebben en geen gedetailleerde geometrische structuren bieden. De 3D-geprinte nanopilaren combineren echter een gecontroleerde omgeving met de nodige structuur, waardoor ze een veelbelovende tool vormen voor verder onderzoek.

Door beter te begrijpen hoe gezonde neurale netwerken zich vormen en hoe deze processen veranderen bij neurologische aandoeningen, kan dit model bijdragen aan nieuwe behandelmethoden voor ziekten zoals Alzheimer, Parkinson en autismespectrumstoornissen.

Onderwerp:
GezondheidszorgInnovatie

Meer relevante berichten

Nieuwsbrief
Relevante berichten