Forscher leiten Nervenzellen mittels Schall in 3D-gedruckte Käfige

Die Forscher aus Österreich und den USA hoffen, mit dieser im Fachjournal «Biofabrication» vorgestellten Methode gezielt neuronale Netzwerke zu erzeugen und zu studieren.

«Wenn man lebenden Zellen ein bestimmtes Gerüst vorgibt, kann man ihr Verhalten stark beeinflussen», erklärte Aleksandr Ovsianikov, Leiter der Forschungsgruppe 3D-Printing and Biofabrication am Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie der Technischen Universität (TU) Wien.

Für die Herstellung von solch hochpräzisen Gerüststrukturen verwendeten die Wissenschaftler ein «2-Photonen-Polymerisation» genanntes 3D-Druck-Verfahren. Dabei wird eine Flüssigkeit mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahls an ganz bestimmten Stellen ausgehärtet.

So haben sie fussballförmige, aus Fünf- und Sechsecken aufgebaute Käfige geformt, deren Gitteröffnungen nur wenige Mikrometer gross sind. Das ist gross genug, um die Zellen ins Innere wandern zu lassen, sobald sie sich aber mit Nachbarzellen verbinden, können sie den Käfig nicht mehr verlassen.

Schallwellen als akustische Pinzette

Um die Zellen in die Käfige zu schleusen, wurde eine von Utkan Demirci von der Stanford University (USA) entwickelte Technologie verwendet, die Schallwellen als akustische Pinzette benutzt. Dazu werden in der Lösung mit den Zellen akustische Schwingungen erzeugt. Die Zellen folgen den Schallwellen, verharren aber an bestimmten Punkten, wo sich Schwingungsknoten bilden - und genau dort wurden die Käfige platziert. Laut den Forschern war es so möglich, die Gerüststrukturen viel dichter und effizienter zu beladen, als es mit konventionellen Methoden der Zellbesiedelung möglich wäre.

Nachdem die Käfige mit Nervenzellen besiedelt waren, formten diese Verbindungen mit benachbarten eingesperrten Zellen. Die Forscher hoffen so, neuronale Netzwerke zu erzeugen und damit «wichtige biologische Fragen zu untersuchen, auf die man sonst experimentell keinen direkten Zugang hätte», so Ovsianikov.

"Fachartikellink: https://doi.org/10.1088/1758-5090/ab76d9