科学家在不采取支架的情景下三维打字与印刷出生物协会,三维打字与印刷的集体和五藏六府未有脚手架

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据外媒报道,目前一些3D打印生物组织的方法涉及使用微型支架,然而一种新开发的技术通过使用水凝胶代替了这种方法的一些缺点。通常,身体组织的“生物打印”涉及将细胞接种到具有支架状微结构的材料中。

多年来,工程化组织和器官在实验室中取得了不同程度的成功。他们中的许多人已经使用脚手架方法,其中将细胞接种到可生物降解的支撑结构上,所述支撑结构提供所需器官或组织的基础结构。

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但支架可能存在问题 –
最终,它们应该降解并消失,但是分解与器官成熟相符的时机是棘手的,有时降解副产物可能是有毒的。支架还可以干扰细胞

该材料为细胞嵌入其中提供了三维的“家”,然后再生。最终,当宿主材料生物降解时,细胞接管,直到没有剩余物,但生物组织以所需的物理形式存在。

  • 细胞连接的发展,这对于功能组织的形成是重要的。

然而,根据伊利诺伊大学芝加哥分校科学家的说法,这个过程确实存在一些缺点。一方面,让时机恰到好处可能很棘手。此外,材料的生物降解会产生有毒的副产品,并且支架会干扰细胞与细胞的“通讯”

现在,伊利诺伊大学芝加哥分校的Richard和Loan Hill生物工程和骨科教授Eben
Alsberg领导的一个研究小组已经开发出一种方法,可以使用仅由茎组成的墨水,无需支架的3D生物组织打印细胞。他们在期刊Materials
Horizo​​ns上报告了他们的结果。

  • 后者对于组织的正确形成至关重要。

Alsberg说:我们的细胞专用印刷平台允许使用临时水凝胶珠浴进行细胞的3D打印,而无需经典的支架支撑。

作为替代方案,由Eben
Alsberg教授领导的团队开发了一种系统,该系统使用由微珠组成的水凝胶块。将打印喷嘴降低到凝胶中,在那里它垂直和水平来回移动-沉积由干细胞组成的“生物链”
。微珠将“生物链”保持在原位,保持在三维空间中沉积的位置。

微米级水凝胶珠粒允许3D打印机的喷嘴移动通过它并沉积细胞,对喷嘴移动或细胞喷射的阻力最小。凝胶珠在印刷时支撑细胞并将它们保持在适当位置并保持其形状。

然后将整个水凝胶珠粒基质暴露于紫外光下,使珠粒彼此交联,从而保持形状。在接下来的几周内,细胞继续繁殖并相互自由“交流”。随后技术人员添加一种营养浴溶液,使其很容易流过交联珠子到达组织。

一旦将细胞印刷到水凝胶珠粒基质中,将其暴露于UV光,其将珠粒交联在一起,实际上将它们冷冻就位。这使得印刷的细胞彼此连接,成熟并在稳定的结构内生长。沐浴细胞的培养基很容易通过交联的凝胶珠流动,并可根据需要更换,以提供新鲜营养,并处理细胞产生的废物。可以通过温和搅拌除去水凝胶珠粒,或控制它们的降解,留下完整的组织。

一旦该生物组织达到成熟,可以通过轻轻搅动基质或通过使它们无害地生物降解来除去珠子

可以通过化学方法确定降解速率。遗留下来的只是完全形成的器官或其他组织。到目前为止,研究人员已经使用该技术生产了啮齿动物大小的股骨和耳软骨。

“我们已经证明,使用这种策略可以组织和组装细胞聚集体,形成更大的功能组织,这可能对组织工程或再生医学,药物筛选和研究发育生物学的模型很有价值,”Alsberg说道。

有关这项研究的论文最近发表在《Materials Horizons》杂志上。

金沙澳门官网网址,水凝胶珠浴具有独特的性质,可以在复杂的结构中印刷仅细胞的生物聚合物,并随后暂时稳定这些仅有细胞的结构,从而形成细胞

  • 细胞连接,Alsberg说。使用化学,我们可以调节珠子何时消失。

Alsberg团队使用的细胞是干细胞 –
那些可以分化成多种其他细胞类型的干细胞。他们使用干细胞在水凝胶珠浴中3D打印软骨耳和啮齿动物大小的股骨。他们印刷的细胞能够通过特殊蛋白质形成稳定的细胞

  • 细胞连接。

第一次,仅细胞构建体可以复杂的形式印刷,由不同的细胞类型组成,没有水凝胶载体或传统的支架,然后可以稳定一天到几周。我们已经证明了可以使用该策略组织和组装细胞聚集体以形成更大的功能组织,这可能对组织工程或再生医学,药物筛选和研究发育生物学的模型有价值,Alsberg说。