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3D生物打印已經(jīng)實現(xiàn)空腔組織打印且打印后細胞能夠長期存活

電子工程師 ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-11-19 11:21 ? 次閱讀

將各種功能細胞注入打印機精準構(gòu)建復層空腔組織,這是科學創(chuàng)意還是現(xiàn)實?近日,上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院整形外科皮慶猛博士在國際生物材料頂級雜志Advanced Materials(最新影響因子21.95)在線發(fā)表題為“多層環(huán)狀組織的數(shù)字可調(diào)微流控生物打印”(Digitally Tunable Microfluidic Bioprinting of Multilayered Cannular Tissues.)的研究論文,揭示3D生物打印已經(jīng)實現(xiàn)空腔組織打印且打印后細胞能夠長期存活。

該研究通過采用自行研發(fā)的同軸多通道生物打印系統(tǒng)(MCCES)可調(diào)控性構(gòu)建復雜空腔組織設計理念,實現(xiàn)了不同亞層結(jié)構(gòu)一次性同步準確打印構(gòu)建的設想。該研究系統(tǒng)有望用于實現(xiàn)復雜空腔組織或器官的精準構(gòu)建,尤其對需要空腔器官或組織移植的病人,是一種新的獲取供體的形式。此外,該研究成果有望用于體外血管、腸道、泌尿系統(tǒng)等空腔臟器疾病模型模擬、藥物篩選、組織移植替代物等諸多領(lǐng)域。論文第一作者為仁濟醫(yī)院整形外科皮慶猛,哈佛大學醫(yī)學院Yu Shrike Zhang教授及加州大學洛杉磯分校Ali Khademhoseini教授為共同通訊作者。

3D生物打印難在哪里?皮慶猛介紹,生物打印需要考慮非常多的因素,比如:打印材料的細胞相容性、力學強度、材料毒性、打印可塑性、孔隙率、降解速率等等。相對于一般實體組織,空腔組織構(gòu)建更為復雜,不僅要求多細胞成分,還涉及到不同亞層細胞類型不同、功能不同等,這導致構(gòu)建時細胞如何精確排列、空腔如何維持等諸多問題,使得打印構(gòu)建面臨更多挑戰(zhàn)。該研究證實3D生物打印通過新型設計系統(tǒng),快速、精準、個性化構(gòu)建含有不同功能細胞的血管、尿道等復層空腔組織,組織結(jié)構(gòu)清晰。

皮慶猛比喻,打印實體組織相當于烤一個實心的面包,打印復層的空腔組織,相當于烤一個空心的面包,這個空心還要分不同的夾層,可以一層奶油一層藍莓醬,也可以一層芝士一層草莓醬,層與層緊緊貼合又彼此分開。相對于一般的3D打印,生物打印需要全過程控制細胞活力,保護細胞不受傷害;其次空腔內(nèi)的不同功能細胞在各個層面能夠均勻分布,更符合人體正常結(jié)構(gòu)。

研究人員還證實,通過控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)在同一根管腔結(jié)構(gòu)反復切換的設想。將血管細胞(內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞)、尿道細胞(上皮細胞、平滑肌細胞)分別與復合水凝膠混合后,利用MCCES打印復層管腔組織,體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),細胞活力在80%以上,細胞在水凝膠支架材料上可以充分鋪展生長,表達血管內(nèi)皮細胞(CD31/VE-Cadherin)和血管平滑肌細胞(SMA)等特異標志物。

據(jù)悉,仁濟醫(yī)院皮慶猛團隊長期致力于3D生物打印、水凝膠、干細胞與組織工程等研究組織再生,在Advacned Materials、JoVE、RCS Advances等期刊發(fā)表10篇論文。此次在《Advanced Materials》發(fā)表的研究成果填補了國內(nèi)空白,預示我國3D生物打印技術(shù)正逐步與世界接軌,將為國內(nèi)同行以及相關(guān)領(lǐng)域帶來廣闊的應用空間。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:Advanced Materials:數(shù)字化可調(diào)微流控3D生物打印實現(xiàn)復雜空腔組織或器官的精準構(gòu)建

文章出處:【微信號:Microfluidics-Tech,微信公眾號:微流控科技】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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