一只手拿着一把木勺，勺子上放着一个微型人脑模型。

切割和分析真实的、活的、三维脑组织存在一些显而易见的难题——例如，脑组织通常需要被其主人使用。但科学家们现在比以往任何时候都更接近于在实验室中培养出逼真的脑组织模型，以便进行实验。

由加州大学河滨分校 (UCR) 领导的一个研究团队创造了一种直径约 2 毫米（0.08 英寸）的微型支架，捐赠的神经干细胞可以附着在其上并发育成完整的神经元。

这种支架被称为BIPORES——即Bijel集成多孔工程系统——它主要由常见的聚合物聚乙二醇（PEG）构成。研究人员对PEG进行了改性，使其对脑细胞具有“黏性”，而无需使用通常会影响实验可靠性的涂层。

研究人员添加了二氧化硅纳米颗粒，并改变了聚乙二醇（PEG）的形状，使其形成一种微观海绵状孔隙基质，供细胞附着。这种结构还经过弯曲和稳定处理，从而促进细胞的自然生长和扩张。

“这种材料确保细胞获得生长、组织和相互交流所需的物质，形成类似大脑的细胞簇，”加州大学河滨分校的生物工程师伊曼·诺沙迪说。

“由于这种结构更接近生物学，我们可以开始设计组织模型，从而对细胞的行为进行更精细的控制。”

这种新型支架解决了现有实验室脑组织培养方法中的几个问题。研究人员表示，它有望生产出更接近人类脑组织、更稳定、因此比现有方法能生长得更成熟的脑组织，而且无需使用任何化学物质或动物源性材料。

“由于工程支架很稳定，因此可以进行更长期的研究，”加州大学河滨分校的生物工程师 Prince David Okoro说。

“这一点尤其重要，因为在研究相关疾病或创伤时，成熟的脑细胞更能反映真实的组织功能。”

这种新型支架具有多孔性，可以促进细胞生长。

更妙的是，由于在支架上生长的神经干细胞可以从人类血液或皮肤细胞中改造而来，研究人员有可能创造出针对特定患者个性化的“测试神经元”。

研究作者表示，在研究神经退行性疾病和其他脑损伤（包括中风）时，个性化可能对取得新发现至关重要。

如果能够在实验室中检测出与真实脑组织非常接近的样本，就能减少对动物脑组织实验的依赖。这不仅在伦理上更胜一筹，也意味着后续的研究结果更有可能适用于人类，而不仅仅是用作替代动物的动物。

要使这项技术真正发挥作用，仍有许多挑战需要克服——包括如何将其规模扩大到目前的小规模以上——但这无疑是一项非常有前景的改进。研究人员也相信，他们的方法可以应用于人体其他器官，例如肝脏。

“互联系统可以让我们看到不同的组织对同一种治疗的反应，以及一个器官的问题如何影响另一个器官，”诺沙迪说。

“这是朝着以更综合的方式理解人类生物学和疾病迈出的一步。”