Første hybrid nanoteknisk enhed, der efterligner blod-hjerne-barriere

Forskere ved IIT-Istituto Italiano di Tecnologia fremstillede en kunstig enhed, der gengav en 1:1-skala-model af blod-hjerne-barrieren (BBB), den anatomiske og funktionelle struktur, der beskytter centralnervesystemet mod ydre toksiner, men som også screener medicin, når de injiceres intravenøst. Enheden, som er en kombination af kunstige og biologiske komponenter, er grundlæggende for at studere nye terapeutiske strategier til at overvinde blod-hjerne-barriere og behandle hjernesygdomme som tumorer.

Undersøgelsen blev koordineret af Gianni Ciofani, forsker ved IIT i Pontedera (Pisa) og professor ved Politecnico di Torino. Enheden er beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i dag i Lille . Det er en mikrofluidisk enhed, der kombinerer kunstige komponenter fremstillet med 3D avancerede mikrofabrikationsteknikker (tofoton-litografi) og endotelceller.

Mikroprintningen blev realiseret med avancerede 3D-printteknologier, der gør brug af en laser, der scanner gennem en flydende fotopolymer og størkner materialet lokalt og lag for lag, bygge komplekse 3D-objekter med submikronopløsning. Ved hjælp af denne fremstillingsteknik, forskere var i stand til at konstruere en nøjagtig, model i fuld skala af BBB fremstillet af en fotopolymerharpiks. Efterligner hjernens mikrokapillærer, modellen består af et mikrofluid system med 50 parallelle cylindriske kanaler forbundet med kryds og med porer på cylindervæggene. Hver af de rørformede strukturer har en diameter på 10 μm og porer med en μm diameter ensartet fordelt på alle cylindre. Efter fremstillingen af ​​komplekset, stilladslignende polymerstruktur, endotelceller blev dyrket omkring det porøse mikrokapillarsystem. Dækker den 3D-trykte struktur, cellerne byggede en biologisk barriere, hvilket resulterede i, at et biohybridsystem lignede dets naturlige model. Enheden er få millimeter i størrelse, og væsker kan passere igennem den ved samme tryk som blod i hjernekar.

Prototypen er udviklet gennem en ekstremt tværfaglig tilgang baseret på mikro-nanofabrikationskompetencer, modellering og mikrofluid dynamik.

I fremtiden, forskere vil bruge enheden til at forstå interaktionen mellem lægemidler eller nano-vektorer til levering af lægemidler til at overvinde blod-hjerne-barrieren og målrette mod centralnervesystemet. Hovedmålet er at finde nye terapeutiske strategier til behandling af hjernekræft og hjernesygdomme, såsom Alzheimer og multipel sklerose.