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基于液滴的生物3D打印技术

基于液滴的生物3D打印技术

供稿人:陈义,鲁中良   发布日期:2017-11-05
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牛津大学的研究人员发现了一种新的方法,可以从实验室培育的细胞中打印出活体组织,制造高分辨率活体组织。这种活体组织可以作为人体组织模型,消除对动物实验的需要[1]。

图1基于液滴的3D打印技术成形图

在牛津大学化学系教授Hagan Bayley的带领下,研究人员设计了一种在自体细胞中产生组织的方式,支持结构并有助于保持其形状,即基于液滴的生物3 D打印技术。液滴3D打印技术涉及3D打印单元,其中保护性纳升液滴包裹在脂质涂层中,这种方法可以提高单个细胞的存活率。团队将含有哺乳动物细胞的滴液进行3D打印形成规则的形貌,然后转移到培养基中。选取人类胚胎肾(HEK)细胞和绵羊的间充质干细胞(oMSCs)在高组织密度(107个细胞/ml)和高液滴分辨率中打印,形成具有高分辨率的3D几何图形,其含有小于200μm的尺寸特征,由细胞连接,对角面连接和软骨界面组成。打印的细胞存活率高(平均90%),HEK细胞在培养基中出现了增殖。同时研究表明,打印oMSCs可以产生软骨样结构,并含有II型胶原[2]。

图2 3D打印细胞结构

通过发展滴液3D打印技术,可进一步完善活体组织的3D打印,并将作为修复人体受损区域的一种手段。同时它还能被用来测试实验性药物和医疗程序,通过活体组织,研究人员可以观察到某些药物与人体组织发生的反应。对于动物保护组织的人来说这更是一件好事,这些活体组织的出现可以减少实验室对动物实验的需求,同时利用活体组织进行的研究成果比从动物身上进行的研究更靠谱,因为活体组织更接近人体组织。

图3 高分辨率模式的两种细胞类型

研究小组希望这项研究能够对世界各地的医疗保健产生积极影响,从而投入生产可再生的人体组织模型,以消除利用动物作实验的需求以及新的组织再生疗法。考虑到3D打印技术的潜在影响,研究人员已经开始关注这项技术的商业化。2016年1月,总部位于伦敦的医疗3D打印公司OxSyBio从Bayley实验室崛起,该公司目的在于将“工业和生物医学”新技术商业化。新的技术将在未来几个月进行测试,研究人员能够尝试更广泛的活体混合材料。OxSyBio的首席技术官SamOlof博士说:“我们有许多潜在的生物打印应用程序,相信通过使用来自患者的细胞来模拟或增强自然组织功能,将有可能创造出个性化的治疗方法。在未来,3D打印活体组织也可能被用于诊断应用。例如药物或毒素筛选。”布里斯托尔大学细胞和分子医学学院的Adam Perriman博士补充道:“3D打印成人干细胞并让其仍具备分化能力,表明了这种新方法在全球范围内对再生医学产生的巨大影响[3]。”

参考文献:

  1. http://www.sohu.com/a/165072181_181700
  2. Alexander D. Graham1, Sam N. Olof. et al. High-Resolution Patterned Cellular Constructs by Droplet-Based 3D Printing. Scientific report. 2017
  3. http://www.3dhoo.com/news/guowai/34522.html