Дослідники з Віденського медичного університету та Віденського технічного університету спільними зусиллями розробили унікальний "фантом мозку", надрукований на 3D-принтері. Ця модель, змодельована за структурою мозкових волокон, може бути візуалізована за допомогою спеціального варіанту магнітно-резонансної томографії (dMRI).
Наукова група під керівництвом MedUni Vienna та TU Wien довела, що ці моделі мозку можна використовувати для просування досліджень нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, Паркінсона та розсіяний склероз. Результати дослідження були опубліковані в престижному журналі "Advanced Materials Technologies".
Деталі унікальної моделі мозку
Зовні "фантом мозку" не має багато спільного з реальним органом. Він набагато менший за розміром і має форму куба. Всередині розташовані надзвичайно тонкі, заповнені водою мікроканали, розміром з окремі черепні нерви. Діаметр цих каналів у п'ять разів тонший за людську волосину.
Для імітації тонкої мережі нервових клітин головного мозку дослідники використали незвичайний метод 3D-друку – двофотонну полімеризацію. Цей високороздільний метод зазвичай застосовується для друку мікроструктур у діапазоні нанометрів і мікрометрів, а не для створення тривимірних об'єктів у кубічних міліметрах.
Майкл Волец, один з перших авторів дослідження, порівнює цей підхід з удосконаленням діагностичних можливостей dMRI:
"Ми бачимо найбільший прогрес у фотографії з камерами мобільних телефонів не обов'язково в нових, кращих об'єктивах, а в програмному забезпеченні, яке покращує зняті зображення. Подібна ситуація і з dMRI: використовуючи новий мозковий фантом, ми можемо набагато точніше налаштувати програмне забезпечення для аналізу та покращити якість вимірюваних даних і точніше реконструювати нейронну архітектуру мозку".
Перспективи використання "фантома мозку"
Автентичне відтворення характерних нервових структур у мозку є важливим для "навчання" програмного забезпечення аналізу dMRI. Використання 3D-друку дозволяє створювати різноманітні та складні конструкції, які можна модифікувати та налаштовувати.
Розроблені фантоми можна використовувати для вдосконалення dMRI, що може принести користь плануванню операцій і дослідженням нейродегенеративних захворювань. Незважаючи на перевірку концепції, команда все ще стикається з проблемами, зокрема з розширенням методу.
Франціска Халупа-Гантнер, ще одна з перших авторів дослідження, пояснює:
"Висока роздільна здатність двофотонної полімеризації дозволяє друкувати деталі в мікро- та нанометровому діапазоні, що дуже підходить для візуалізації черепних нервів. Водночас для друку куба розміром кілька кубічних сантиметрів за допомогою цієї техніки потрібно відповідно багато часу. Тому ми прагнемо не лише розробити ще більш складні конструкції, але й далі оптимізувати сам процес друку".
