發(fā)布日期:2018-12-05 09:02:31
加州大學(xué)圣地亞哥分校的生物工程師開發(fā)了一種易于使用的生物3D打印技術(shù),用天然材料制作逼真的器官組織模型。作為概念驗(yàn)證,加州大學(xué)圣地亞哥分校的3D打印血管網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑷橄侔┠[瘤保持在體外生長。
生物工程研究生Michael Hu和本科生Xin Yi Lei(Linda)
研究人員表示,目標(biāo)不是制造可以植入體內(nèi)的人造器官,而是制造易于生長的人體器官模型,可以在體外研究或用于藥物篩選?!拔覀兿M屓粘?茖W(xué)家更容易 ,他們可能沒有其他3D打印技術(shù)所需的專業(yè)化 制作他們正在研究的任何人體組織的3D模型?!钡谝蛔髡撸锕こ滩┦可鶰ichael Hu說。加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布工程學(xué)院的學(xué)生。 “模型將比標(biāo)準(zhǔn)的2D或3D細(xì)胞培養(yǎng)更先進(jìn),并且在測試新藥時(shí)與人類反應(yīng)更接近,目前該研究還在動(dòng)物器官模型上進(jìn)行?!?/p>
為了建立一個(gè)活的血管網(wǎng)絡(luò),研究人員首先使用Autodesk數(shù)字化設(shè)計(jì)一個(gè)支架。研究人員使用商用3D打印機(jī),用稱為聚乙烯醇的水溶性材料打印腳手架。然后,他們將厚厚的涂層,由天然材料制成 倒在支架上,讓它固化,然后將支架材料沖洗到內(nèi)部以形成中空血管通道。接下來,他們用內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋通道內(nèi)部,內(nèi)皮細(xì)胞是排列在血管內(nèi)部的細(xì)胞。最后一步是使細(xì)胞培養(yǎng)基流過血管以保持細(xì)胞存活和生長。
血管由體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的天然物質(zhì)制成,如纖維蛋白原(一種在血凝塊中發(fā)現(xiàn)的化合物)和Matrigel,一種可商購的實(shí)際哺乳動(dòng)物細(xì)胞外基質(zhì)形式。然而,發(fā)現(xiàn)合適的材料是最大的挑戰(zhàn)之一,該研究的共同作者,生物工程本科生Xin Yi Lei表示。 “我們想要使用天然材料而不是合成材料,因此我們可以盡可能地制作與身體內(nèi)部物品盡可能接近的材料。他們還需要能夠使用我們的3D打印方法?!?/p>
Ami Dailamy是馬里實(shí)驗(yàn)室的生物工程研究生,他為3D打印設(shè)計(jì)了一個(gè)腳手架
在一組實(shí)驗(yàn)中,研究人員使用印刷的血管來保持乳腺癌腫瘤組織在體外存活。 “我們的希望是,我們可以運(yùn)用我們的系統(tǒng)制作可用于測試體外抗癌藥物的腫瘤模型?!彼麄儚男∈笾刑崛∧[瘤碎片,然后將一些碎片嵌入印刷的血管網(wǎng)絡(luò)中,其他部分保存在標(biāo)準(zhǔn)3D細(xì)胞培養(yǎng)物中。三周后,封裝在血管印跡中的腫瘤組織保持活著,而那些處于標(biāo)準(zhǔn)3D細(xì)胞培養(yǎng)中的腫瘤細(xì)胞大部分已經(jīng)死亡。
在另一組實(shí)驗(yàn)中,研究人員創(chuàng)建了血管化腸道模型。該結(jié)構(gòu)由兩個(gè)通道組成。一個(gè)是直腸管,內(nèi)襯腸上皮細(xì)胞以模仿腸道。另一個(gè)是血管通道(內(nèi)襯細(xì)胞),在腸道周圍盤旋。目的是重建一個(gè)被血管網(wǎng)絡(luò)包圍的腸道。然后給每個(gè)通道提供針對其細(xì)胞優(yōu)化的培養(yǎng)基。在兩周內(nèi),這些腸道開始呈現(xiàn)更逼真的形態(tài)。例如,腸道已經(jīng)開始生長絨毛,絨毛是腸壁內(nèi)側(cè)的微小指狀突起。
“通過這種策略,我們可以開始在離體環(huán)境中制造復(fù)雜、逼真的體外生長系統(tǒng)。對于測試新藥有著重要的意義。
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