ScienceDaily (19 Mar 2012) - Forskare från Chalmers och Göteborgs universitet har visat att nanocellulosa stimulerar bildandet av neurala nätverk. Detta är det första steget mot att skapa en tredimensionell modell av hjärnan. En sådan modell skulle kunna höja hjärnforskning till helt nya nivåer, med hänsyn till Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom, till exempel.
Under en period av två år forskargruppen har försökt få humana nervceller att växa på nanocellulosa.
"Det har varit en stor utmaning", säger Paul Gatenholm, professor i biopolymerteknologi vid Chalmers. "Tills nyligen cellerna dog efter ett tag, eftersom vi inte kunde få dem att ansluta sig till schavotten. Men efter många experiment upptäckte vi en metod för att få dem att fästa ställningen genom att göra det mer positivt laddade. Nu har vi en stabil metod för att odla nervceller på nanocellulosa. "
När nervcellerna till slut fäst ställningen började de utveckla och skapa kontakter med varandra, så kallade synapser. Ett neuralt nätverk av hundratals celler framställdes. Forskarna kan nu använda elektriska impulser och kemiska substanser för att generera nervimpulser, sprida denna via nätverket på samma sätt som de gör i hjärnan. De kan också studera hur nervceller reagera med andra molekyler, såsom läkemedel.
Forskarna försöker utveckla "konstgjorda hjärnor", vilket kan öppna helt nya möjligheter i hjärnforskning och sjukvård, och så småningom kan leda till utveckling av biodatorer. Initialt grupp vill undersöka förstörelsen av synapser mellan nervceller, vilket är en av de tidigaste tecknen på Alzheimers sjukdom. Till exempel skulle de vilja att odla nervceller och studera hur celler reagerar på patientens ryggmärgsvätska.
I framtiden denna metod kan vara användbart för att testa olika läkemedelskandidater som kan bromsa förstörelsen av synapser. Dessutom kan det ge ett bättre alternativ än djurförsök inom området hjärnforskning i allmänhet.
Förmågan att odla nervceller på nanocellulosa är ett viktigt steg framåt eftersom det finns många fördelar med att materialet.
"Porer kan skapas i nanocellulosa, som tillåter nervceller att växa i en tredimensionell matris. Detta gör det extra bekvämt för cellerna och skapar en realistisk odling miljö som är mer som en riktig hjärna jämfört med en tredimensionell cellodling bra ", säger Paul Gatenholm.
Paul Gatenholm säger att det finns ett antal nya biomedicinska tillämpningar för nanocellulosa. Han är för närvarande leder också andra projekt som använder materialet, till exempel ett projekt där forskare använder nanocellulosa att utveckla brosk för att skapa konstgjorda yttre öron. Hans forskargrupp har tidigare utvecklat konstgjorda blodkärl tillverkade av nanocellulosa som håller på att utvärderas i prekliniska studier.
Forskning om nya användningsområden för nanocellulosa är av stor strategisk betydelse för Sverige. Flera projekt finansieras av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse och genomförs i samarbete mellan Chalmers och KTH inom Wallenberg Wood Science Center, WWSC.
Fakta om nanocellulosa: Nanocellulosan är ett material som består av nanostorlek cellulosafibrer. Typiska dimensioner är bredderna på 5 till 20 nanometer och en längd av upp till 2.000 nanometer. Nanocellulosa kan produceras av bakterier som snurrar en finmaskigt struktur av cellulosafibrer. Den kan även isoleras från trämassa genom bearbetning i en högtryckshomogenisator.
