Onderzoekers van IIT-Istituto Italiano di Tecnologia hebben een kunstmatig apparaat gefabriceerd dat een 1:1-schaalmodel van de bloed-hersenbarrière (BBB) ​​reproduceert, de anatomische en functionele structuur die het centrale zenuwstelsel beschermt tegen externe toxines, maar die ook drugs screent wanneer ze intraveneus worden geïnjecteerd. Het apparaat, dat is een combinatie van kunstmatige en biologische componenten, is van fundamenteel belang voor het bestuderen van nieuwe therapeutische strategieën om de bloed-hersenbarrière te overwinnen en hersenaandoeningen zoals tumoren te behandelen.

De studie werd gecoördineerd door Gianni Ciofani, onderzoeker aan het IIT in Pontedera (Pisa) en professor aan de Politecnico di Torino. Het apparaat wordt beschreven in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Klein . Het is een microfluïdisch apparaat dat kunstmatige componenten combineert die zijn gemaakt met geavanceerde 3D-microfabricagetechnieken (lithografie met twee fotonen) en endotheelcellen.

De microprinting is gerealiseerd met geavanceerde 3D-printtechnologieën die gebruik maken van een laser die door een vloeibaar fotopolymeer scant en het materiaal lokaal en laag voor laag stolt, complexe 3D-objecten bouwen met een resolutie van submicron. Met behulp van deze fabricagetechniek, onderzoekers waren in staat om een ​​nauwkeurige, volledig model van de BBB gemaakt van een fotopolymeerhars. De microcapillairen van de hersenen nabootsen, het model bestaat uit een microfluïdisch systeem van 50 parallelle cilindrische kanalen verbonden door knooppunten en met poriën op de cilinderwanden. Elk van de buisvormige structuren heeft een diameter van 10 m en poriën met een diameter van 1 m die gelijkmatig over alle cilinders zijn verdeeld. Na de bouw van het complex, steigerachtige polymeerstructuur, endotheelcellen werden gekweekt rond het poreuze microcapillaire systeem. De 3D-geprinte structuur bedekken, de cellen bouwden een biologische barrière op, wat resulteerde in een biohybride systeem dat lijkt op zijn natuurlijke model. Het apparaatje is enkele millimeters groot en vloeistoffen kunnen er met dezelfde druk doorheen als bloed in hersenvaten.

Het prototype is ontwikkeld via een uiterst multidisciplinaire aanpak op basis van micro-nanofabricagecompetenties, modellering en microfluïdische dynamiek.

In de toekomst, onderzoekers zullen het apparaat gebruiken om de interactie van medicijnen of van nano-vectoren voor medicijnafgifte te begrijpen om de bloed-hersenbarrière te overwinnen en zich op het centrale zenuwstelsel te richten. Het belangrijkste doel is om nieuwe therapeutische strategieën te vinden voor de behandeling van hersenkanker en hersenziekten, zoals Alzheimer en multiple sclerose.