Konsorcjum w składzie:

dr inż. Roman Szafran

Istota wynalazku:

Neurony to komórki nerwowe zdolne do przetwarzania i przewodzenia informacji w postaci sygnału elektrycznego. Neurony są podstawowym elementem układu nerwowego ludzi i zwierząt, w szczególności ośrodkowego układu nerwowego, w skład którego wchodzi mózgowie oraz rdzeń kręgowy. Neuron zbudowany jest z ciała komórki (soma) oraz odchodzących od niego wypustek: aksonu i dendrytów. Neurony kontaktują się między sobą poprzez synapsy tworząc sieci neuronowe. Badania z wykorzystaniem hodowli komórek nerwowych są podstawową metodą poznawczą patogenezy oraz metod leczenia chorób neurologicznych. Nieprawidłowe funkcjonowanie ośrodkowego układu nerwowego, będące wynikiem zaburzeń przewodzenia bodźców elektrycznych w sieciach neuronowych jest przyczyną nieuleczalnych chorób neurodegeneracyjnych takich jak: stwardnienie zanikowe boczne (choroba Charcota, choroba Lou Gehriga, ALS), choroba Parkinsona, choroba Alzheimera, choroba Huntingtona, stwardnienie rozsiane, choroba Alexandra, choroba Alpersa, choroba Canavan, choroba Spielmeyera-Vogta-Sjögrena i wiele innych. Ponadto urazy mechaniczne rdzenia kręgowego, udary oraz wstrząśnienia mózgu mogą prowadzić do nieodwracalnych zaburzeń w funkcjonowaniu ośrodkowego układu nerwowego. Urazy mechaniczne rdzenia kręgowego prowadzą do utraty jego czynności poniżej miejsca urazu oraz innych objawów, jak: niedowłady, zaburzenia czucia, zaburzenia świadomości czy niewydolność oddechowa. Uraz rdzenia kręgowego możne polegać na jego stłuczeniu, ucisku, naciągnięciu, rozerwaniu, przecięciu, złamaniu i zmiażdżeniu.

Klasycznie, hodowle komórkowe neuronów prowadzone są na szalkach Petriego lub w komorach Campenota. W tych hodowlach bardzo trudne jest rozróżnienie aksonów od dendrytów i zastosowanie odmiennego mikrośrodowiska hodowli dla aksonów, dendrytów i synaps. Nie ma możliwości pozycjonowania neuronów oraz wymuszenia pożądanej struktury połączeń nerwowych występujących w różnych tkankach nerwowych. Nie jest możliwe prowadzenie hodowli w warunkach dynamicznych w układzie przepływowym. Dodatkowo, żadne z klasycznych urządzeń wykorzystywanych do hodowli neuronów nie umożliwia uszkadzania aksonów w kontrolowany sposób i zastosowania odmiennego mikrośrodowiska w miejscach ich uszkodzeń, co jest istotne w przypadku prowadzenia badań mechanizmu regeneracji uszkodzeń połączeń nerwowych w obecności czynników stymulujących: fizycznych, chemicznych i biologicznych oraz kohodowli komórkowych.
Zaproponowane rozwiązanie w postaci urządzenia mikrofluidalnego do prowadzenia hodowli komórek nerwowych w warunkach przepływowych niweluje wady dotychczas stosowanych rozwiązań.
Technologia prezentuje pionierskie podejście w badaniach i symulacji zjawisk towarzyszących chorobom
neurodegeneracyjnym. Rozwiązuje dotychczasowe problemy pojawiacie się przy tego typu badaniach:
• Umożliwia prowadzenie długotrwałych stabilnych hodowli i długotrwałych badań;
• Umożliwia dokonywanie zmian warunków prowadzanych badań, np. natężeń przepływu, składu i
właściwości fizycznych medium hodowlanego itp.;
• Umożliwia prowadzenie hodowli na rozłącznym podłożu, ułatwiającym np. czyszczenie i sterylizację
mikrosystemu, precyzyjne punktowe uszkadzanie wybranych aksonów podczas obserwacji
mikroskopowych itp.

Potencjał komercjalizacyjny wynlazku:

Podstawowymi rynkami zastosowań technologii są następujące sektory: medycyna i weterynaria, farmacja, biotechnologia i inżynieria biomedyczna.