Engineering geometrical 3-dimensional untethered in vitro neural tissue mimic
Engineering geometrical 3-dimensional untethered in vitro neural tissue mimic
复制标题
工程几何三维无束缚体外神经组织模拟
DOI：
10.1073/pnas.1916138116
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bashir, Rashid
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pagan-Diaz, Gelson J.;Ramos-Cruz, Karla P.;Sam, Richard;Kandel, Mikhail E.;Aydin, Onur;Saif, M. Taher;Popescu, Gabriel;Bashir, Rashid
与二维(2D)模型相比，三维组织模型的形成在概括结构和功能方面更有效。形成3D工程化组织以控制形状和大小在生物医学研究和工程应用(如生物软机器人)中具有重要意义。虽然神经球体通常是在分化过程中产生的，但在体外神经模型中还没有进一步的几何控制被证明。在这里，我们提出了一种使用干细胞、纤维蛋白基质和3D打印模具来形成不同形状的功能体外神经组织模拟(NTM)的方法。我们使用小鼠来源的胚胎干细胞来优化细胞播种方案，表征由此产生的结构的内部结构，以及细胞外基质的重塑，以及电生理活性的验证。然后，我们利用这些发现，使用来自人类胚胎干细胞的神经元来丰富这些结构。这种方法可以为开发不同形式的体外功能神经组织模型提供很大的设计灵活性，用于治疗性生物医学研究、药物发现和疾病建模以及工程应用。
Formation of tissue models in 3 dimensions is more effective in recapitulating structure and function compared to their 2-dimensional (2D) counterparts. Formation of 3D engineered tissue to control shape and size can have important implications in biomedical research and in engineering applications such as biological soft robotics. While neural spheroids routinely are created during differentiation processes, further geometric control of in vitro neural models has not been demonstrated. Here, we present an approach to form functional in vitro neural tissue mimic (NTM) of different shapes using stem cells, a fibrin matrix, and 3D printed molds. We used murine-derived embryonic stem cells for optimizing cell-seeding protocols, characterization of the resulting internal structure of the construct, and remodeling of the extracellular matrix, as well as validation of electrophysiological activity. Then, we used these findings to biofabricate these constructs using neurons derived from human embryonic stem cells. This method can provide a large degree of design flexibility for development of in vitro functional neural tissue models of varying forms for therapeutic biomedical research, drug discovery, and disease modeling, and engineering applications.
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影响因子：
14
作者：
Willerth, Stephanie M.;Arendas, Kelly J.;Sakiyama-Elbert, Shelly Elese
通讯作者：
Sakiyama-Elbert, Shelly Elese
影响因子：
7.4
作者：
Zachek, Matthew K.;Takmakov, Pavel;Moody, Benjamin;Wightman, R. Mark;McCarty, Gregory S.
通讯作者：
McCarty, Gregory S.
神经元细胞标记物
DOI：
--
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
作者：
P. Tanapat
通讯作者：
P. Tanapat
影响因子：
5
作者：
Neely, M. Diana;Litt, Michael J.;Bowman, Aaron B.
通讯作者：
Bowman, Aaron B.
影响因子：
7.2
作者：
Barros, Claudia S.;Franco, Santos J.;Mueller, Ulrich
通讯作者：
Mueller, Ulrich