一个微流体细胞培养平台用于建模对齐的外围神经束,连接和髓化

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 神经科学是一个神经科学.
• 再生医学是一种再生医学.

背景情况:

• 传统的聚二甲基 (PDMS) 微流体平台用于外周神经系统研究,在可扩展性和生理相关性方面面临限制.
• 需要先进的器官芯片系统,可以精确控制神经元组织和髓化.
• 当前的模型往往无法重复神经束的复杂的体内微环境.

研究的目的:

• 开发和验证一种新的3D打印器官芯片平台,用于研究感觉神经元对齐和髓化.
• 创建一个标准化,高吞吐量系统,克服传统PDMS平台的局限性.
• 为了研究神经元对齐对神经元生长和施万细胞介导的髓化的影响.

主要方法:

• 利用3D打印来制造一个微流体芯片,集成开放式和封闭式系统,实现稳定的流体动力学.
• 开发了一种由初级感觉神经元 (SN) 和施万细胞 (SC) 组成的共同培养系统,以模仿体内神经束组织.
• 采用有限元建模和流体动力学模拟来优化芯片设计的营养分发和生物力学力量.
• 使用显微镜量化神经元生长和髓化,并分析了Ranvier的g比和节点.

主要成果:

• 神经元对齐显著增强了神经元的生长,与随机对照组相比,对齐的神经元的面积和长度增加了2倍.
• 结构化的环境促进了高效的施万细胞介导髓化,形成了具有生理相关g比 (∼0.6) 和Ranvier节点的紧的髓膜.
• 该平台成功地重复了髓和非髓的Remak捆,反映了本地感官神经结构.

结论:

• 3D打印的器官在芯片平台为研究外围神经生物学提供了具有成本效益,资源效率和高通量解决方案.
• 这种多功能工具可以精确地研究神经元对齐,髓化和神经束的形成.
• 该平台具有很大的潜力,可以推进疼痛研究,神经疾病建模和再生医学应用.