美国加州大学河滨分校的科学家首次成功开发出完全合成的人类脑组织模型，为神经组织工程领域带来了突破性进展。这一创新成果名为“Bijel整合多孔工程系统”（BIPORES），为神经组织工程提供了全新的合成平台，有望显著减少甚至最终淘汰动物脑组织在研究中的使用，同时支持美国食品药品监督管理局（FDA）推动在新药开发中逐步淘汰动物实验的政策。

研究团队主要采用聚乙二醇（PEG）作为合成材料，PEG是一种化学性质中性的高分子聚合物。通常情况下，PEG与细胞难以结合，需要通过如层粘连蛋白或纤维蛋白等蛋白质辅助来保证细胞附着。此前，科学家们已经开发出一种名为STrIPS的方法，能够持续生产带有海绵状微观结构的微粒、纤维及薄膜，但厚度受限，通常不超过200微米。

此次突破的BIPORES系统，结合了大规模纤维形态与受双连续界面胶体阻塞乳胶（bijels）特性启发的复杂多孔结构。这些BIPORES纤维由凝胶状PEG溶液制成，利用二氧化硅纳米颗粒进行稳定，形成连续互联的多孔网络。通过定制的微流控系统和生物打印机，研究人员构建了具有分层、互联孔隙的三维结构，使养分和代谢废物可以自由流动，促进细胞在更深层次的生长。相关实验表明，该材料不仅促进了神经干细胞强劲的附着和生长，还能促使其形成活跃的神经连接。

首席作者奥科罗（Prince David Okoro）表示：“工程化的支架稳定性高，可进行长期研究，对于探究成熟脑细胞在疾病和创伤中的功能尤为重要。”

在制备过程中，研究人员使用了由PEG、乙醇和水组成的特殊液体混合物。PEG与水不易融合，类似油脂，乙醇则让各组分充分融合。混合液通过细玻璃管流动，与水流接触后发生组分分离，再通过快速光照“定格”那一瞬间，形成充满微小孔隙的海绵状结构。这些孔隙让氧气和营养物自由传递，为植入其中的干细胞提供充分的养分。

该合成支架目前宽度仅为两毫米，研究团队已在推进规模化，并就该方法在肝脏组织工程中的应用提交了新论文。他们的终极目标是在实验室中构建能互相“交流”的多器官微型网络，达到与真实人体系统类似的功能和持续性，从而更精准地模拟和研究人类生物学及疾病机制。

加州大学河滨分校副教授诺沙迪（Iman Noshadi）补充道：“通过更仿生的结构，我们能够更细致地控制细胞行为，为疾病研究、新药筛选甚至修复受损神经组织提供强大工具。”

这项研究的相关论文已发表在《Advanced Functional Materials》期刊上。