Bron: TU Delft

Net zoals veel andere cellen reageren neuronen op de stijfheid en vorm van hun omgeving. Een traditionele petrischaal is hard en plat, terwijl de omgeving in de hersenen zacht en vezelig is. Om de hersenomgeving zo goed mogelijk na te bootsen, ontwierp het team van Angelo Accardo nanopilaren met een geavanceerde 3D-printtechniek. 

Deze pilaren, elk duizend keer dunner dan een mensenhaar, zijn gerangschikt als een klein bos op een oppervlak. Door de breedte en hoogte van de pilaren aan te passen, konden de onderzoekers hun schuifmodulus afstemmen, een mechanische eigenschap die cellen waarnemen bij het kruipen over micro- of nanostructuren. “Dit misleidt de neuronen zodat ze denken dat ze in een zachte, hersenachtige omgeving zijn, hoewel het materiaal van de nanopilaren zelf stijf is. Omdat ze buigen doordat neuronen over hen heen kruipen, simuleren de nanopilaren niet alleen de zachtheid van hersenweefsel, maar bieden ze ook een 3D-structuur waar neuronen zich aan kunnen vastklampen, net zoals de extracellulaire matrixvezels in echt hersenweefsel,” aldus Accardo. Dit beïnvloedt hoe de neuronen groeien en verbindingen met elkaar maken.

Van chaos naar geordende netwerken

De onderzoekers testten het model met drie soorten neuronen, afkomstig uit muizenhersenen of menselijke stamcellen. Op gewone, platte petrischalen groeiden de neuronen alle kanten op, maar op de 3D-geprinte nanopilaren groeiden ze in mooie, georganiseerde patronen en vormden ze netwerken onder bepaalde hoeken.

Lees verder op de website van TU Delft