【导(dǎo)语(yǔ)】科(kē)学(xué)家(jiā)在(zài)最(zuì)新(xīn)研(yán)究(jiū)中(zhōng)取(qǔ)得(de)突(tū)破(pò)，于(yú)《先(xiān)进(jìn)功(gōng)能(néng)材(cái)料(liào)》发(fā)表(biǎo)论(lùn)文称(chēng)，在(zài)不(bù)使(shǐ)用(yòng)动(dòng)物(wù)来(lái)源(yuán)材(cái)料(liào)和(hé)生(shēng)物(wù)涂(tu)层(céng)的(de)情(qíng)况(kuàng)下(xià)，成(chéng)功(gōng)用(yòng)常(cháng)见(jiàn)聚合物聚乙二醇制成新型支架材料，培育出有功能性神经网络的类脑组织，为神经药物检测提供新途径，有望替代传统动物实验，未来还将探索构建更复杂模型及应用于其他器官。
科学家首次在不使用任何动物来源材料或添加生物涂层的情况下，成功培育出具有功能性神经网络的类脑组织。这项发表于最新一期《先进功能材料》的突破性进展，为神经药物检测提供了更(gèng)可(kě)控(kòng)、更(gèng)人(rén)道(dào)的(de)新(xīn)途(tú)径，有(yǒu)望(wàng)减(jiǎn)少(shǎo)甚(shén)至(zhì)替(tì)代(dài)传(chuán)统(tǒng)依(yī)赖(lài)动(dòng)物(wù)实(shí)验(yàn)的(de)研(yán)究(jiū)模(mó)式(shì)。
该(gāi)技(jì)术(shù)的(de)核(hé)心(xīn)是(shì)一(yī)种(zhǒng)由(yóu)常(cháng)见(jiàn)聚(jù)合(hé)物(wù)聚(jù)乙(yǐ)二(èr)醇(chún)（PEG）制(zhì)成(chéng)的(de)新(xīn)型(xíng)支(zhī)架(jià)材(cái)料(liào)。PEG以其化学惰性著称，通常情况下，活细胞无法在其(qí)表(biǎo)面(miàn)附(fù)着(zhe)和(hé)生长，除非借助层黏连蛋白或纤维蛋白等动物来源(yuán)的(de)生(shēng)物(wù)涂(tu)层(céng)。然(rán)而(ér)，这(zhè)些(xiē)涂(tu)层(céng)成(chéng)分(fēn)复(fù)杂(zá)且(qiě)定(dìng)义(yì)不(bù)明(míng)确(què)，严(yán)重(zhòng)影(yǐng)响(xiǎng)实(shí)验(yàn)的(de)可(kě)重(zhòng)复(fù)性(xìng)和(hé)可(kě)靠(kào)性(xìng)。领(lǐng)导(dǎo)该(gāi)研(yán)究的美国加州大学研究团队指出，这是现有脑组织平台的一个主要缺陷。相比之下，新开发的PEG支架通过精巧的结构设计，完全摆脱了对这类生物涂层的依赖。
团队采用一种创新的微流控技术，让水、乙醇和PEG溶液通过嵌套的玻璃毛细管流动。当混合物到达外层水流时，其成分会自发分离，随后一道闪光瞬间固化，将这种分离状态锁定，从而形成一个错综复杂、相互连通的多孔迷宫结构。正是这种仿生的三维结构，使得原本惰性的PEG材料被供体脑细胞识别并利用，最终构建出具有功能性的神经网络。
这种多孔结构不仅为细胞提供了附着和生长的物理支撑，其孔隙还能高效循环氧气和养分，为细胞的存活、增殖和分化提供了理想的微环境。团队表示，这种设计更接近真实的脑组织生物学环境，因此能更好地引导和控制细胞行为。一旦细胞在支架中(zhōng)成(chéng)熟(shú)，它(tā)们(men)便能展现出供体特异性的神经活性，这意味着可直接在培养皿中，利用来自特定患者的细胞来模拟和研究创伤性脑损伤、中风或阿尔茨海默病等神经疾病，并直接评估针对这些疾病的药物疗效和毒性。
目前，该类脑组织模型的尺寸约为两毫米宽，尚处于初步阶段。未来，团队计划扩大模型的规模，以构建更复杂的脑区模型。同时，他们也在探索将这一技术应用于其他器官。他们的长期愿景是开发一套相互连接的、器官级别的培养系统，以模拟人体内不同器官之间的相互作用。
【总编辑圈点】
人工合成一个带有功能性神经网络的大脑有多难？本文介绍的复杂研究经历或能窥豹一斑。而在该成果的基础上，新型脑组织平台开始逐渐完善，最终能像真正的大脑一样，展示良好的稳定性、长寿命和功能性。再将这样的系统“互联”成人体组织，科学家将能观察一种治疗对不同组织的影响，以及一个器官的病变如何波及另一个器官，从而为更全面、更深入地理解人类生物学和疾病机制。