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Adv Mater:生物打印技术取得突破性成果,可在数秒

来源: 时间:2019-09-03
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一直以来,科学家们试图通过组织工程的方法来构建人造组织器官。以期解决临床中受损组织的修复问题以及器官移植所面临的排异、感染、供体短缺等诸多问题。当然,除了应用于临床,人造组织器官更能够被用于新药的开发和检测。

然而,在研究过程中构建形态自由和具备极高活力的细胞一直是科学界未能攻克的难题。近日,由世界顶尖研究型公立大学——荷兰乌得勒支大学医学中心和瑞士联邦理工学院光子应用实验室(简称LAPD)的研究人员合作研发的新型光学打印技术或许为这些难题带来了新的突破。相关研究结果已发表在《Advanced Materials》杂志上。

这一新型光学打印技术被称为“容量生物打印”。具体来说,研究人员是通过将激光对准一个盛满干细胞水凝胶的旋转容器来构建人造组织器官的。他们通过调整激光射向离心管内的位置来自由控制水凝胶的凝固,从而控制组织的形态。开始操作后仅数秒内,就可看见悬浮于水凝胶中的一个三维软体组织形状的出现,就像果冻一样。

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在软体组织形状的基础上,研究人员可以通过添加上皮细胞来进一步形成血管。经过反复试验,研究人员已经能够构建出适用于临床的大小形状类似于股骨、半月板和心脏瓣膜的软体组织。他们甚至可以构建出螺纹状的复杂组织结构。

与以往的方法相比,这一组织器官构建过程的最大优势在于凝固过程并不会对干水凝胶中的干细胞造成损害,从而能够维持细胞活力。该项研究的作者之一LAPD的Damien Loterie研究员补充道: “以往的生物打印是逐层进行的,耗时并且慢。而我们的生物容量打印可以达到自由形态并能确保细胞活力。”

人体组织器官在很大程度上依赖于细胞外的复杂结构。研究人员认为使用这项新技术可以重建这些复杂结构,并且可以很好的在实验室内快速批量生产出供临床需求的组织器官。此外,这些人造组织器官能够被用于体外新药的检测,从而避免了使用动物检测所存在的一些伦理问题,也同时降低了成本。
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来自LAPD的另外一位研究员Christophe Moser介绍说:“这仅仅是个开始,我们的这项新技术绝对可以继续升级,用于批量生产各种类型的人造组织器官并应用于临床。”
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原始出处:
Bernal PN1, Delrot P2, Loterie D2, et al.Volumetric Bioprinting of Complex Living-Tissue Constructs within Seconds.Adv Mater. 2019 Aug 19:e1904209. doi: 10.1002/adma.201904209. [Epub ahead of print]
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