简化的大脑皮层微组织模型及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种简化的大脑皮层微组织模型及其构建方法。通过反向工程思维，将人体大脑皮层模型简化为六层神经元模型。利用声学操控工程方法，在I型胶原溶液等生物材料预聚物中将成熟神经元、神经干细胞(Neural stem cell,NSC)等种子细胞进行图案化处理，体外构建出了大脑皮层微组织的仿生模型。该模型具有完整的六层仿生结构，层与层之间形成明显的神经突触连接。本发明专利技术涉及到的技术方法操作简单、可重复性高，可用于神经药物开发以及临床前神经毒性评估，具有广阔的商业应用前景。具有广阔的商业应用前景。具有广阔的商业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
简化的大脑皮层微组织模型及其构建方法


[0001]本专利技术属于组织工程和生物制造领域，具体涉及一种简化的大脑皮层微组织模型及其构建方法

技术介绍

[0002]大脑皮层是调节躯体运动的最高级中枢，在注意力、知觉、意识、记忆和语言中起着关键作用。根据解剖生理学数据，人类大脑皮层平均厚度为2mm～3mm，可分为六层，平均层厚度约为300至500微米，而哺乳动物如小鼠，其大脑皮层厚度约为0.9mm左右。对于人类而言，大脑皮层的异常发育或损害将导致系列神经退行性疾病，例如阿尔茨海默氏病(AD)和拉福拉(Lafora)疾病，尤其是AD，据世界阿尔茨海默病报告，在全球范围内平均每3秒增加一例AD患者，给全世界造成沉重的公共医疗负担。神经退行性疾病的治疗一直受到世界各国的关注，其相关药物具有广阔的市场价值，据悉，到2022年，神经退行性类疾病市场规模预计可达到450亿美元。由大脑皮层异常导致的系列神经退行性疾病的研究需要模型的支持。目前，国内外研究人员已经使用转基因动物模型和二维细胞培养模型进行了大量研究，以探索与大脑皮层相关的疾病的发病机制。但是，由于动物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简化的大脑皮层微组织模型，其特征在于：该模型具有以下特性：(1)利用反向工程原理，通过将人类复杂大脑皮层模型简化为n层同心圆环神经元结构，从而仿生构建体外大脑皮层微组织模型；所述n为正数，1＜n≤11；(2)利用声学操控技术方法原理，驱动细胞图案化，形成体外简化大脑皮层模型；所述细胞为成熟神经元、NSC或神经胶质细胞中任一种及两种以上，神经元细胞来自原代分离、干细胞分化、类器官消化或者神经相关的细胞系中任一种，其中干细胞的来源为iPSC、NSC、胚胎干细胞、间充质干细胞或神经干细胞中任一种；所述生物材料为I型胶原、matrigel、GelMA、海藻酸钠、fibrinogen、HAMA、HA
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CA、丝素蛋白、壳聚糖和明胶中的一种或多种以任意比例混合物。2.一种如权利要求1所述简化的大脑皮层微组织模型的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：制备Ⅰ型胶原凝胶预聚物，并使用凝胶溶液将消化离心下来的成熟神经元重悬，制成浓度为106～107个/ml或者105～108个/ml细胞悬液，预冷的冻台保存备用；S2：将I型胶原溶液与成熟神经元均匀混合形成凝胶
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神经元混合溶液，然后将其注入内含组装腔室的培养皿中，在此基础上，利用压电陶瓷超声换能器激发超声波作用于凝胶
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神经元混合溶液，使成熟神经元在超声波声辐射力下形成六层同心圆环结构，最后对水凝胶进行交联从而形成稳定结构；所述组装腔室的材料为普通玻璃、石英玻璃、PMMA、PDMS或硅片中的任一种；S3：将内含组装腔室的培养皿放置于37℃二氧化碳细胞培养箱进行含细胞水凝胶培养；S4：若干天后对其进行成熟神经元活性检测以及神经元免疫荧光染色等，以此鉴定凝胶中神经网络的形成，以及层与层神经元之间神经...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈璞，王臻燕，王记波，乔豪文，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：