IIT-Istituto Italiano di Tecnologia‘daki araştırmacılar; merkezi sinir sistemini kontaminantlar* gibi dış maddelerden koruyan anatomik ve fonksiyonel yapı olan Kan-Beyin Bariyeri (BBB)* ’nin 1: 1 ölçekli modelini oluşturan yapay bir cihaz üretti. İlaçlar vücuda enjekte edildiklerinde ilaç verirler. Yapay ve biyolojik bileşenlerin bir kombinasyonu olan cihaz; kan-beyin bariyerini aşmak ve tümörler gibi beyin hastalıklarını tedavi etmek için yeni terapötik stratejilerin araştırılması için temel oluşturacaktır.
* Kan beyin bariyeri dolaşım halindeki kan ile merkezi sinir sistemi içindeki hücre dışı sıvıyı birbirinden ayıran oldukça yüksek geçirgenliğe sahip yapıdır.
* Bulunması istenmeyen madde veya madde karışımları
Avrupa Araştırma Konseyi tarafından finanse edilen araştırma projesi SLaMM çerçevesinde, Pontedera’daki IIT araştırmacı ve Politecnico di Torino Profesörü Gianni Ciofani tarafından koordine edildi. Ciofani bu araştırma için beyin hastalıkları konusunda yeni nanoteknolojiler geliştirmeyi hedefliyor. Cihaz, günümüzde Small adlı bilimsel dergide yayınlanan makalede açıklanmıştır: “Yapay bileşenleri 3D gelişmiş mikrofabrikasyon teknikleriyle (iki fotonlu litografi) ve biyolojik olanları, yani endotel hücrelerini (kan damarlarını kaplayan hücreler) birleştiren mikroakışkan bir cihaz.”
Mikrobaskı, bir sıvı fotopolimer tarayan ve materyali lokal olarak katılaştıran bir lazer kullanan gelişmiş 3D baskı teknolojileri (Nanoscribe) ile gerçekleştirildi. Katman katman, alt mikron çözünürlüklü karmaşık 3D nesneleri oluşturuldu. Bu imalat tekniğini kullanarak araştırmacılar; bir fotopolimer reçinesinden yapılmış BBB’nin gerçek ölçekli bir modelini yapabildiler. Beyin mikro-kılcallarını taklit eden model; kavşaklarla bağlanan ve silindir duvarlarında gözenekler içeren 50 paralel silindirik kanalın mikro-akışkan sisteminden oluşur. Boru şeklindeki yapıların her biri 10 μm (mikrometre) ‘lik bir çapa ve tüm silindirlere eşit olarak dağılan 1 μm çaplı gözeneklere sahiptir.
Kompleks iskele benzeri polimer yapısının imalatından sonra; gözenekli mikro-kılcal sistem çevresinde endotel hücreleri yetiştirildi. 3D baskılı yapıyı örten hücreler doğal bir modelini andıran bir Biyo-Hibrid Sistemi ile sonuçlanan biyolojik bariyer inşa edildi. Cihaz; birkaç milimetre büyüklüğünde olup, sıvılar beyin damarlarındaki kanla aynı basınçta geçebiliyor.
Prototip, mikro-nanofabrikasyon yeterliliklerine, modellemeye ve mikro-akışkanlar dinamiklerine dayanan çok disiplinli bir yaklaşımla geliştirildi.
Gelecekteki araştırmacılar, kan-beyin bariyerinin (BBB) üstesinden gelmek ve merkezi sinir sistemini hedeflemek amacıyla, ilaç verme nano-vektörlerinin etkileşimini anlamak için, cihazı kullanacaklar. Ana hedef, Beyin Kanseri, Alzheimer ve Multipl Skleroz gibi beyin hastalıklarının tedavisi için yeni tedavi stratejileri bulmaktır.
