新型类脑组织培养技术突破，无需动物材料实现功能神经网络构建
研究人员首次在不使用任何动物源材料或外源性生物涂层的前提下，成功培育出具备功能性神经网络的类脑组织。该成果发表于最新一期《先进功能材料》期刊，标志着神经药物筛选与测试进入一个更具控制力与人道主义的新阶段，有望逐步取代依赖动物实验的传统研究方法。
这项技术的核心在于使用了一种基于聚乙二醇（PEG）的新型生物支架材料。PEG因化学惰性而广泛应用，但其疏水性通常使细胞难以在其表面附着与生长，除非引入如层黏连蛋白或纤维蛋白等动物源性生物涂层。然而，这类涂层成分复杂，定义不清，往往对实验的可重复性和一致性带来挑战。来自美国加州大学的研究团队指出，这种不确定性是当前类脑组织平台面临的主要瓶颈。而新开发的PEG支架通过结构优化，成功摆脱了对外源性涂层的依赖。
研究团队采用微流控技术，使水、乙醇与PEG溶液通过多层嵌套的玻璃毛细管流动。在混合流体抵达外层水流区域时，其成分发生自发分离，随后通过光固化技术迅速锁定这一结构，形成一个高度互联的三维多孔结构。这种仿生架构使原本惰性的PEG材料能够被供体脑细胞识别并利用，从而构建出具备功能性的神经网络。
该三维多孔结构不仅为细胞提供了物理支撑，同时还能高效输送氧气和营养物质，为细胞的存活、增殖及分化提供适宜的微环境。研究人员表示，这种结构更贴近真实脑组织的生理环境，有助于更精确地调控细胞行为。当细胞在支架中成熟后，它们展现出供体特异性的神经活性，这意味着科研人员可以直接利用患者来源的细胞，在体外模拟创伤性脑损伤、中风或阿尔茨海默病等神经退行性疾病，并评估相关药物的疗效与毒性。
当前开发出的类脑组织模型尺寸约为2毫米，尚处于早期阶段。团队下一步目标是扩展模型的规模，以构建更复杂、更接近实际脑区的系统。此外，研究人员也正尝试将该技术拓展至其他器官组织的培养。他们设想构建一个由多种器官组织构成的互联系统，以模拟人体内部不同器官间的相互作用。
【总编辑点评】
人工合成一个具备功能神经网络的微型大脑，是一项极其复杂的研究挑战。本文展示的技术进展，揭示了类脑组织平台从无到有的发展路径。随着这一系统在稳定性、持久性和功能性方面逐步完善，未来科学家或可将其“连接”成更完整的体外人体模型，从而更全面地理解药物作用机制、疾病演化过程，以及多器官间的相互影响。