Skip to main content

Understanding interactions between cells and nanopatterned surfaces

Article Category

Article available in the folowing languages:

Neuronale Nanoprägung

Um neurodegenerativen Erkrankungen behandeln zu können, muss man die neuronale Signalübertragung verstehen. Das Projekt NANOSCALE hatte sich zum Ziel gesetzt, die Wechselwirkungen zwischen Stammzellen, Neuronen, neuronalen Netzen und Oberflächen mit Mikroelektrodenarrays zu untersuchen, die an in vitro kultivierten Neuronen angeheftet waren.

Gesundheit

Die Signalübertragung zwischen dissoziierten neuronalen Netzen scheint die Eigenschaften ihrer pharmakologischen Reaktion im Vergleich zu In-vivo-Modellen nicht zu verändern oder zu vermindern. Für die Untersuchung der neuronalen Signalübertragung werden Kulturen von Nervenzellen mit einem Satz von Mikroelektroden verbunden, die kleinste Änderungen im elektrischen Strom aufzeichnen. Mit einem Satz von Mikroelektrodenarrays lässt sich die zelluläre Wechselwirkung auf molekularer Ebene aufnehmen. Ziel des Projekts NANOSCALE ("Understanding interactions between cells and nanopatterned surfaces") war die Erforschung der neuronalen Interaktionen mithilfe von Mikroelektrodenarrays, die in vitro an eine exakte Nachbildung der neuronalen Oberfläche angebracht wurden. Die Projektforscher duplizierten neuronales Gewebe mittels Photo-Nanoimprintlithographie, mit der sich die zelluläre Signalübertragung und ihre dreidimensionale Struktur vollständig bewahren lassen. Sie übertrugen gezüchtetes Gewebe auf das Mikroelektrodenarray und zeichneten zelluläre Ströme auf. Die Wissenschaftler untersuchten die elektrische Signalübertragung, die mit der Abgabe von sekretorischen Vesikeln aus der Zellmembran in den extrazellulären Raum korreliert. Spezifische Faktoren wurden identifiziert, die die Stabilität der Plasmamembran steuern und Ausscheidungsvorgänge regulieren. Außerdem beobachtete man das axonale Wachstum mithilfe von hochauflösender optischer Mikroskopie. Die Forscher fanden Dendriten, verzweigte Projektionen eines Neurons, die mit benachbarten Neuronen kommunizieren und auf extrazelluläre Reize reagieren. Auf diese Weise waren sie durch das Nanoimprinting-Verfahren in der Lage, neuronales Wachstum und zelluläre Motilität in vitro zu beobachten. Die Kombination von Nanoimprint mit Mikroelektrodenaufnahmen könnte ein wichtiger Schritt für die Entwicklung einer Neuronen-Computer-Schnittstelle sein. Diese Technologie ist beim Studium neuronaler Netze sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Industrie immens wichtig.

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich