Forschern ist es gelungen, Nervenzellen mittels Schallwellen in Käfige zu lenken, dort einzusperren und dazu zu bringen, Verbindungen miteinander einzugehen.
Abbildung, wie Nervenzellen mittels Schallwellen in mikroskopisch kleine, im 3D-Druck-Verfahren hergestellte Käfige gelenkt werden. (Pressebild)
Abbildung, wie Nervenzellen mittels Schallwellen in mikroskopisch kleine, im 3D-Druck-Verfahren hergestellte Käfige gelenkt werden. (Pressebild) - sda - Keystone

Das Wichtigste in Kürze

  • Forscher haben erstmals Nervenzellen mittels Schall in kleine 3D-Käfige gelenkt.
  • Darin sind die Zellen sogar Verbindungen zueinander eingegangen.
  • Mit dieser Methode sollen gezielt neuronale Netzwerke erzeugt und studiert werden.
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Forschern ist es gelungen, Nervenzellen mittels Schallwellen in mikroskopisch kleine, mit 3D-Druck-Verfahren hergestellte Käfige zu lenken, dort einzusperren und dazu zu bringen, Verbindungen miteinander einzugehen. Die Forscher aus Österreich und den USA hoffen, mit dieser im Fachjournal «Biofabrication» vorgestellten Methode gezielt neuronale Netzwerke zu erzeugen und zu studieren.

Verhalten kann durch Gerüst beeinflusst werden

«Wenn man lebenden Zellen ein bestimmtes Gerüst vorgibt, kann man ihr Verhalten stark beeinflussen», erklärte Aleksandr Ovsianikov, Leiter der Forschungsgruppe 3D-Printing and Biofabrication am Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie der Technischen Universität (TU) Wien.

Für die Herstellung von solch hochpräzisen Gerüststrukturen verwendeten die Wissenschaftler ein «2-Photonen-Polymerisation» genanntes 3D-Druck-Verfahren. Dabei wird eine Flüssigkeit mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahls an ganz bestimmten Stellen ausgehärtet.

Neuron Chip
Der «Neuro-Chip» von Infineon Technologies stellt direkten Kontakt zu einer lebenden Nervenzelle her. - Keystone

So haben sie fussballförmige, aus Fünf- und Sechsecken aufgebaute Käfige geformt, deren Gitteröffnungen nur wenige Mikrometer gross sind. Das ist gross genug, um die Zellen ins Innere wandern zu lassen, sobald sie sich aber mit Nachbarzellen verbinden, können sie den Käfig nicht mehr verlassen.

Schallwellen wurden als «Pinzetten» benutzt

Um die Zellen in die Käfige zu schleusen, wurde eine von Utkan Demirci von der Stanford University (USA) entwickelte Technologie verwendet, die Schallwellen als akustische Pinzette benutzt. Dazu werden in der Lösung mit den Zellen akustische Schwingungen erzeugt.

Die Zellen folgen den Schallwellen, verharren aber an bestimmten Punkten, wo sich Schwingungsknoten bilden - und genau dort wurden die Käfige platziert. Laut den Forschern war es so möglich, die Gerüststrukturen viel dichter und effizienter zu beladen, als es mit konventionellen Methoden der Zellbesiedelung möglich wäre.

Nachdem die Käfige mit Nervenzellen besiedelt waren, formten diese Verbindungen mit benachbarten eingesperrten Zellen. Die Forscher hoffen so, neuronale Netzwerke zu erzeugen und damit «wichtige biologische Fragen zu untersuchen, auf die man sonst experimentell keinen direkten Zugang hätte», so Ovsianikov.

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