La stampa 3D di reti nervose è una nuova tecnica rivoluzionaria sviluppata dagli ingegneri per creare circuiti neurali tridimensionali che imitano le complesse connessioni del cervello umano. Questa tecnica utilizza bioinchiostri, gel che contengono cellule viventi, tra cui neuroni.
Le reti bio-stampate collegano la materia grigia e quella bianca e mostrano attività nervosa spontanea e rispondono agli stimoli. Questo progresso apre nuove strade alla ricerca neurologica, consentendo agli scienziati di studiare i meccanismi delle malattie e gli effetti dei farmaci sul sistema nervoso in un ambiente più realistico e controllato.
Ad esempio, le reti nervose così ottenute potrebbero essere utilizzate per modellare malattie neurodegenerative come l’Alzheimer e il Parkinson, o per testare nuovi farmaci per il trattamento del dolore, dell’epilessia e altri disturbi neurologici.
Nel complesso, la stampa 3D di reti nervose è una tecnologia promettente con il potenziale di migliorare significativamente la nostra comprensione e il trattamento delle malattie neurologiche.
Il team di ricercatori della Monash University di Melbourne è riuscito a stampare in 3D reti nervose utilizzando un approccio di ingegneria tissutale e bioprinting con due bioinchiostri contenenti rispettivamente cellule vive e materiali non cellulari. In questo modo, i ricercatori sono stati in grado di imitare la disposizione della materia grigia e bianca osservata nel cervello.
Il professor John Forsythe del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, che sta guidando la ricerca, ha affermato che, sebbene le colture di cellule nervose bidimensionali siano state precedentemente utilizzate per studiare la formazione di reti nervose e i meccanismi delle malattie, queste strutture relativamente piatte non riflettono il modo in cui i neuroni crescono e interagiscono con l’ambiente circostante.
“Le reti coltivate in questa ricerca replicano fedelmente la natura tridimensionale dei circuiti nel cervello vivente, dove le cellule nervose estendono processi chiamati neuriti per formare connessioni tra diversi strati della corteccia. Abbiamo scoperto che le proiezioni che crescono dai neuroni nella ‘materia grigia‘ stampata o strato cellulare crescono facilmente attraverso lo strato di ‘materia bianca‘ e lo usano come un’autostrada per comunicare con i neuroni di altri strati.”
“Non solo siamo stati in grado di costruire un layout di base simile a quello che vediamo in alcune regioni del cervello, ma abbiamo anche scoperto che i neuroni si comportano e funzionano effettivamente in modo simile” ha dichiarato il professor Forsythe.
Misurazioni elettrofisiologiche sensibili hanno confermato l’attività spontanea di tipo nervoso che si verifica nelle reti neuronali 3D, oltre alle risposte evocate da stimolazione elettrica e farmacologica.
La presenza di attività elettrica rilevabile nelle reti 3D ingegnerizzate rappresenta un significativo passo avanti nel campo delle neuroscienze e del bioprinting. Le reti neurali 3D bio-stampate rappresentano probabilmente una piattaforma promettente per studiare come i nervi e le reti nervose si formano e crescono, indagare come alcune malattie influenzano la neurotrasmissione e screening di farmaci per i loro effetti sulle cellule nervose e sul sistema nervoso.