一个利用尖端3D生物打印技术来研究神经炎症疾病的新创新平台已被创建。
由POSTECH机械工程系、生命科学系、IT融合工程系以及研究生院的张智娜教授和首尔国立大学医院神经外科的白尚熙教授领导的研究团队，成功开发出一个在实验室条件下精确模仿血脑屏障(BBB)的3D模型。这项研究已刊登在生物材料研究这一国际知名材料科学期刊上。
阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等神经退行性疾病的特征是大脑和神经系统功能的逐渐恶化，通常与衰老有关。慢性神经炎症是导致这些疾病的重要因素，源于大脑血管与神经细胞之间的复杂相互作用，而BBB在其中扮演着关键的调节角色。不幸的是，目前的BBB模型尚未能够重现大脑血管的复杂三维结构，这在研究和药物开发中带来了相当大的障碍。
为了克服这些挑战，研究团队设计了一种特定于脑血管的生物墨水，称为“去细胞外基质”(CBVdECM)，其提取自猪脑和血管。他们还利用3D生物打印技术创建了一个准确反映人类BBB解剖结构和功能的管状血管模型。
该模型的一大突出特性是其能够自发形成双层结构，无需外部协助。当“HBMEC（人脑微血管内皮细胞）”和“HBVP（人脑血管周细胞）”混合到CBVdECM生物墨水中并进行打印时，内皮细胞自然组装成血管壁的内层，而周细胞则形成外层。这个过程导致了一个与实际血管结构非常相似的双层结构的形成。
此外，研究团队还能够复制“紧密连接蛋白”的形成和排列，而这些通常在标准的二维模型中缺失。他们还评估了在接触刺激炎症的因子(TNF-α和IL-1β)后，BBB的通透性和炎症反应。这种方法允许对神经炎症过程进行准确建模，从而提供关于BBB功能障碍和炎症如何影响神经退行性疾病病理生理的重要见解。
首尔国立大学医院的白尚熙教授表示：“这项研究建立了一个基本的平台，用于探索神经炎症的病理机制以及开发创新的治疗方法。”POSTECH的张智娜教授也提到：“我们的目标是纳入更多的细胞类型，包括胶质细胞、神经元和免疫细胞，以增强测量炎症反应和通透性的技术，同时扩展到特定于患者疾病的模型。”
这项研究得到了贸易、工业与能源部、韩国工业技术规划与评价院的工业技术炼金术项目以及韩国国家研究基金会大学重点研究所支持计划的资助。
