导读：研究人员成功开发出世界上首个3D打印脑组织模型，其生长和功能表现与自然脑组织相似，这在神经科学及神经发育障碍研究领域标志着一个重大突破。这种创新的3D打印技术采用了水平分层的方法和更柔软的生物墨水，使得神经元能够互联并形成类似人脑的结构网络。

图片来自资源库，由AI生成

2024年2月1日，威斯康星大学麦迪逊分校张素春团队在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊发表了题为：3D bioprinting of human neural tissues withfunctional connectivity的研究论文。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009

该研究开发出了第一个3D打印的功能性人脑组织，它可以像典型的人脑组织一样生长和发挥作用。这对于研究大脑及治疗广泛的神经系统和神经发育障碍（例如阿尔茨海默病和帕金森病）来说具有重要意义。

研究成果：

• 3D打印的脑组织能够形成网络，并通过神经递质进行通信，这与人脑的相互作用类似。
• 这种新的打印方法能够精确地控制细胞类型和排列，超越了传统的大脑模拟器官所能达到的能力。
• 该技术可以广泛应用于许多实验室，不需特殊设备或培养方法，对研究各类神经系统疾病和治疗方法将产生重大影响。
  

“这可能是一个非常强大的模型，它将帮助我们了解人脑细胞和不同脑区是如何进行交流的，”威斯康星大学麦迪逊分校魏斯曼中心的神经科学和神经病学教授张苏春表示。“我们的组织相对较薄，这使神经元能够轻松从生长介质中获取充足的氧气和营养，”严炜伟教授补充道。

与传统的垂直堆叠3D打印方法不同，研究人员采用了水平堆叠方式，并将脑细胞（由诱导多能干细胞生长出的神经元）放置在比之前尝试使用的更柔软的“生物墨水”凝胶中。这种组织具有足够的结构完整性，同时又足够柔软，可以让神经元彼此生长并开始交流，这些脑细胞就像桌面上并排放置的铅笔一样紧密相邻。这种3D打印的组织相对较薄，这让神经元更容易从生长介质中获取必需的氧气和营养。

结果是显而易见的——即细胞能够相互交流。打印的细胞在介质中形成了网络，不仅在每个打印层内部，也在不同层之间建立了联系，形成了与人脑类似的网络结构。神经元通过神经递质进行通信、发送信号、相互作用，甚至与添加到打印组织中的支持细胞形成恰当的网络。

该研究还打印了大脑皮层和纹状体的细胞，结果显示，即使是来自大脑不同部分的细胞，它们也能以一种非常特殊和具体的方式进行交流。这种打印技术提供了前所未有的精确性——对细胞类型和排列的控制——这是传统的大脑类器官无法实现的，类器官的生长通常需要较少的组织控制。

张苏春教授

“我们的实验室非常独特，因为我们可以随时生成几乎任何类型的神经元。然后我们可以以任何我们想要的方式将它们组合在一起，”张苏春教授说。“因为我们能够设计打印组织，所以我们可以明确地观察我们的人脑网络是如何工作的。我们可以非常具体地观察神经细胞在特定条件下是如何相互通信的，因为我们能够准确地打印出我们想要的内容。”

张苏春教授还表示，这种特殊性为研究提供了巨大的灵活性。打印的脑组织可用于研究唐氏综合征细胞之间的信号传导、健康组织与受阿尔茨海默病影响的邻近组织之间的相互作用、测试新的候选药物，甚至观察大脑的生长过程。

导读：研究人员成功开发出世界上首个3D打印脑组织模型，其生长和功能表现与自然脑组织相似，这在神经科学及神经发育障碍研究领域标志着一个重大突破。这种创新的3D打印技术采用了水平分层的方法和更柔软的生物墨水，使得神经元能够互联并形成类似人脑的结构网络。

图片来自资源库，由AI生成

2024年2月1日，威斯康星大学麦迪逊分校张素春团队在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊发表了题为：3D bioprinting of human neural tissues withfunctional connectivity的研究论文。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009

该研究开发出了第一个3D打印的功能性人脑组织，它可以像典型的人脑组织一样生长和发挥作用。这对于研究大脑及治疗广泛的神经系统和神经发育障碍（例如阿尔茨海默病和帕金森病）来说具有重要意义。

研究成果：

• 3D打印的脑组织能够形成网络，并通过神经递质进行通信，这与人脑的相互作用类似。
• 这种新的打印方法能够精确地控制细胞类型和排列，超越了传统的大脑模拟器官所能达到的能力。
• 该技术可以广泛应用于许多实验室，不需特殊设备或培养方法，对研究各类神经系统疾病和治疗方法将产生重大影响。
  

“这可能是一个非常强大的模型，它将帮助我们了解人脑细胞和不同脑区是如何进行交流的，”威斯康星大学麦迪逊分校魏斯曼中心的神经科学和神经病学教授张苏春表示。“我们的组织相对较薄，这使神经元能够轻松从生长介质中获取充足的氧气和营养，”严炜伟教授补充道。

与传统的垂直堆叠3D打印方法不同，研究人员采用了水平堆叠方式，并将脑细胞（由诱导多能干细胞生长出的神经元）放置在比之前尝试使用的更柔软的“生物墨水”凝胶中。这种组织具有足够的结构完整性，同时又足够柔软，可以让神经元彼此生长并开始交流，这些脑细胞就像桌面上并排放置的铅笔一样紧密相邻。这种3D打印的组织相对较薄，这让神经元更容易从生长介质中获取必需的氧气和营养。

结果是显而易见的——即细胞能够相互交流。打印的细胞在介质中形成了网络，不仅在每个打印层内部，也在不同层之间建立了联系，形成了与人脑类似的网络结构。神经元通过神经递质进行通信、发送信号、相互作用，甚至与添加到打印组织中的支持细胞形成恰当的网络。

该研究还打印了大脑皮层和纹状体的细胞，结果显示，即使是来自大脑不同部分的细胞，它们也能以一种非常特殊和具体的方式进行交流。这种打印技术提供了前所未有的精确性——对细胞类型和排列的控制——这是传统的大脑类器官无法实现的，类器官的生长通常需要较少的组织控制。

张苏春教授

“我们的实验室非常独特，因为我们可以随时生成几乎任何类型的神经元。然后我们可以以任何我们想要的方式将它们组合在一起，”张苏春教授说。“因为我们能够设计打印组织，所以我们可以明确地观察我们的人脑网络是如何工作的。我们可以非常具体地观察神经细胞在特定条件下是如何相互通信的，因为我们能够准确地打印出我们想要的内容。”

张苏春教授还表示，这种特殊性为研究提供了巨大的灵活性。打印的脑组织可用于研究唐氏综合征细胞之间的信号传导、健康组织与受阿尔茨海默病影响的邻近组织之间的相互作用、测试新的候选药物，甚至观察大脑的生长过程。