ENGINEERINGNET.NL - Een brain-on-a-chip vergt meer dan een serie elektroden in het platte vlak, waarop hersencellen gekweekt kunnen worden.
Om de werking van een brein realistischer te kunnen nabootsen, zijn ook voorzieningen nodig voor vloeistofstroming en moeten cellen kunnen worden afgezonderd terwijl ze wel bewegingsvrijheid houden.
Promovendus Bart Schurink, van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente, heeft daarvoor een microzeef structuur gemaakt waarin vele honderden openingen zijn aangebracht op een oppervlak van twee bij twee millimeter. Die openingen hebben de vorm hebben van een omgekeerde piramide.
Elke piramide is voorzien van een elektrode om elektrische prikkels te kunnen meten, of zo nodig toe te dienen. Tegelijk heeft zo’n piramide een minuscule opening voor vloeistofstroming wat het mogelijk maakt om de cellen te vangen.
Ook zou dit toegang kunnen geven tot het toedienen van voedingsstoffen of medicatie op het niveau van een enkele cel.
De individuele neuronen in de openingen kunnen vervolgens een netwerk vormen. Bovenop de openingen plaatst Schurink daarvoor een microreactor, zodat het netwerk zich ook verder ‘de hoogte in’ kan ontwikkelen.
Het groeiproces en de elektrische activiteit is op deze manier te volgen, doordat het bekend is welke cel op welke electrode zit. Het bouwen van de chip vergt veel van de productiemethoden van het NanoLab, bijvoorbeeld om alle openingen zo goed mogelijk gelijk te krijgen en te werken met 3D structuren.
De µSEA (micro sieve electrode array) die Schurink heeft ontwikkeld, heeft hij ook al kunnen testen in eerste studies met levende cellen, uit het brein van laboratoriumratten.
Het plaatsen van de cellen en de celkweek zijn in deze studies getest. Zo ontstaat een compleet nieuw onderzoeksplatform voor onderzoek naar het brein, naar ziekten en effecten van medicatie.
(bron en illustratie: Universiteit Twente)
