Functional Neural Networks의 재배를 위한 Bioreactor Design의 발전

소개: 고급 신경 조직 공학을 위한 성장 필요

이 연구는 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발, 생산 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발.

신경 생물학자를위한 기본 설계 원칙

신경 조직 경작을위한 생물 자원은 여러 가지 독특한 도전을 해결해야합니다 : 높은 대사 요구, 가위 응력에 대한 감도, 3D extracellular matrix (ECM) 지원 및 네트워크 활동을 촉진하기 위해 만성 전기 및 화학 자극에 대한 요구 사항. 현대 디자인은 이러한 요구를 충족시키기 위해 여러 기능을 통합합니다.

동적 유체 흐름 및 질량 전송

효과적인 영양 공급 및 폐기물 제거는 두꺼운 3D 구조에 필수적입니다. Perfusion bioreactors는 연속 또는 pulsatile 흐름을 사용하여 비계를 통해 대량 전송을 강화합니다. Computational 유체 동적 (CFD) 모델링은 적절한 산소 긴장을 유지하면서 전형적으로 유도 된 손상을 방지하기 위해 엔지니어를 허용했습니다. 최근 작업은 ]Biotechnology and Bioengineering, 저하 (N2F) 및 기타 생존 (N3F)에 대한 지원을 보여줍니다.

기계 및 전기 자극

뇌 운동과 유체 흐름에서 기계적 인 신경 조직 경험. Bioreactors는 이제이 큐브를 mimic로 순환 스트레칭 또는 압축을 통합하고 정렬 및 동기화 형성을 촉진합니다. 내장 전극 또는 전도성 비계를 통해 전기 자극은 네트워크 수준의 활동을 유도하는 것이 중요합니다. 예를 들어, [[FLT :0]]Stem Cell Reports[[FLT :1]]는 생체적 성숙에 대한 패턴 전기 자극이 있음을 보여주었습니다. [FLT :]] [FLT :]]] [FLT :]]] [FLT :]]]] [FLT :]]]]

핵심기술혁신을 선도하는

고해상도 Control을 위한 Microfluidic Bioreactors

Microfluidic 플랫폼은 셀 마이크로 환경 위에 비례없는 스팸 방지 기능을 제공합니다. 이 장치는 일반적으로 신선한 매체를 전달하고 실시간으로 이미징을 가능하게하면서 폐기물을 제거하는 마이크로 채널 (10 ~ 500 μm)로 구성됩니다. 최근 디자인은 혈액 뇌 장벽을 모델링하거나 글라드런 기반 약물 검사 분석실험을 만들 수있는 여러 가지 구획을 통합합니다. 주목할만한 예는 MIT의 연구원이 개발한 "neural Chip"이며, MicroLTidic [F]에 대한 3 일 동안 초음파 헌팅턴병을 포함합니다. [F] [F] [F] [F]] [F] [F]] [F]] [F]] [F]]] [F]]] [F]] [F]]] [F]] [F]] [F]] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F]] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F]]] [F]]]]]] [F] [F] [

자동화 및 고처리 시스템

수동 취급은 hampers 재현성, 특히 임상 번역에 대한 다양한 기능을 소개합니다. 자동화 된 생물 자원자들은 이제 로봇 액체 취급, 피드백 제어 펌프 및 세포 건강을 모니터링하는 컴퓨터 비전을 통합했습니다. TissUse GmbH의 "BrainStem"플랫폼과 같은 시스템은 표준화 된 공급 일정을 가진 여러 3D 신경 구성의 병렬 문화를 허용합니다. 이 자동화는 인간의 오류를 줄이고, 대규모 약물 검사를 가능하게하는 처리량을 증가시킵니다.

고급 비계 재료 및 Bioinks

비계는 신경 네트워크 형성을위한 물리적 템플릿을 제공합니다. 최근 진보는 기본 틈새를 mimic하는 뇌 ECM 및 자기 조립 펩타이드 나노 섬유를 포함합니다. 3D 생체 인쇄를 위해, 라미네인, hyaluronic 산 및 전도성 중합체 (예 : PEDOT : PSS)가 세포의 생존력을 지원하며 중력 확장을 촉진하는 새로운 바이오 inks가 공식화되었습니다. 이 자료는 생물 분해성 [FUL] [FUL] [FUL]]에서 정의 된 생체 인식 물질을 만들 수 있습니다. [FUL] [FUL] [FUL]] [FUL]]].

실시간 모니터링 및 피드백 제어

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다른 신경 모델에 대한 특화된 Bioreactor Designs

Organoid 생물 자원

인간 pluripotent 줄기 세포에서 파생된 뇌 기관은 질병 모델링을 위해 immense 약속을 붙들고, 그러나 그들의 발달은 빈약한 대량 수송 때문에 hypoxia와 크기 제한에서 수시로 겪습니다. 스피너 플라스크와 자전 벽 생물 자원은 중간에서 중단된 organoids를 지키고, 산소와 영양소 교환을 강화하기 위하여 적응되었습니다. 최근에, 마이크로 메시 근거한 생물 자원자는 모든 측에서 확산을 허용하는 동안 온화한 포지셔닝을 제공합니다. 이 디자인은 더 큰 조직으로, [3] [3]를 가진 기능적인 기능: [3] [3] [3]]를 가진 [3]를, [3]]를 지도했습니다.

Peripheral Nerve 재생 생물 자원

이 시스템은 수많은 연구와 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발 및 개발, 연구 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발 및 개발.

광고 및 규모에 도전

이 진보에도 불구하고, 몇몇 장애물은 신경 생물학자 연구 실험실과 임상 조정에서 일상적일 수 있습니다.

복잡성 및 비용

통합 센서, 펌프 및 피드백 컨트롤을 갖춘 고급 바이오 리더는 모멘트 예산을 가진 학술 그룹에 대한 비싸고 제한적인 접근입니다. Simplified, modular design that can be 모멘트 off-the-shelf Components are being 탐구. Open-source bioreactor platform, such as those described in HardwareX, 저렴한 대안을 제공하지만 종종 상업 시스템의 신뢰성이 부족합니다.

긴 수명 기능 및 안정성

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Cellular Diversity를 대체

인간 두뇌는 세포 subtypes의 수백을 포함합니다. 현재 생물 자원 의정서는 전형 신경에서 풍부하게 한 모형을 전형적으로 생성합니다. Efforts는 정의한 비율에 있는 억제 interneurons, oligodendrocytes 및 미생물을 생성하기 위하여 노력합니다. 단세포 sequencing에 있는 전진하고 지시한 differentiation는 더 중대한 이질을 달성하기 위하여 생물 자원 문화와 결합됩니다.

미래 지향과 Emerging Technologies

Multi-Omics 및 Real-Time Analytics의 통합

바이오리더스의 차세대는 미생물 조사 또는 온라인 질량 분석을 통합할 수 있으며, 메타볼라이트, 뉴트랜트미스, 비밀 요소에 대한 문화 매체를 샘플링할 수 있습니다. 이 실시간 분자 데이터는 전기 기록과 결합되어 네트워크 기능과 건강의 종합적인 전망을 제공합니다. 인공 지능 알고리즘은 최적의 공급 일정 또는 자극 프로토콜을 예측할 수 있습니다.

개인화 된 신경 모델

환자 파생된 pluripotent 줄기 세포 (iPSCs)는 이미 질병 별 신경 모형을 창조하기 위하여 이용됩니다. 다른 환자에서 다수 평행한 문화를 취급할 수 있는 자동화한 생물 자원자는 높은 처리한 약 검열을 가능하게 할 것입니다. 중요한 단계는 선의 맞은편에 네트워크 기능을 비교하기를 위한 표준화한 품질 관리 미터의 발달입니다.

임상 번역 및 규제 Pathways

이식성 신경 조직과 같은 응용 분야의 경우, 생물 자원은 Good Manufacturing Practice (GMP) 표준을 충족하도록 설계되었습니다. 이것은 검증 된 센서 및 데이터 로깅을 사용하여 폐쇄, 메마른 시스템을 사용합니다. 척추 코드 부상을위한 바이오 리아 터-grown 신경 조직을 사용하여 초기 단계 임상 시험은 진행 중이며, 첫 번째 승인 제품은 향후 10 년 이내에 나타날 수 있습니다.