資訊中心
聯(lián)系我們
電話(微信)：18563978190
郵 箱：WLXK3D@126.COM
Q Q: 3 4 5 3 6 1 0 7 9
地址：青島膠州市財(cái)富中心商業(yè)區(qū)B座3樓
郵 箱：WLXK3D@126.COM
Q Q: 3 4 5 3 6 1 0 7 9
地址：青島膠州市財(cái)富中心商業(yè)區(qū)B座3樓
公司動(dòng)態(tài)
首頁(yè) > 資訊中心“冷凍生物打印”青島3D打印出活人肌腱
發(fā)布時(shí)間：2022-02-15
瀏覽人次：923次
佛醫(yī)學(xué)院和四川大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新的3D生物打印活人肌肉肌腱組織的方法。
胞的正常擠壓生物打印相反，該團(tuán)隊(duì)的“冷凍生物打印”過程將它們冷凍并垂直堆疊，從而允許創(chuàng)建獨(dú)立的混合細(xì)胞組織。
根據(jù)科學(xué)家的說法，他們的技術(shù)還生產(chǎn)出比傳統(tǒng)生物打印生產(chǎn)的組織更堅(jiān)固、更通用的組織，特別是在涉及自然界各向異性的組織時(shí)，因此他們說它現(xiàn)在可以找到再生醫(yī)學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)或個(gè)性化治療應(yīng)用.
顯示團(tuán)隊(duì)3D生物打印肌腱組成的圖表
擠出生物打印替代品？
迄今為止，很少有3D生物打印技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)，該領(lǐng)域在這方面仍處于相對(duì)早期的發(fā)展階段。然而，科學(xué)家們說，在實(shí)驗(yàn)水平上使用的那些方法中，許多仍然依賴于基于擠壓的方法，這通常是功能性的，但當(dāng)涉及到打印嚴(yán)重依賴對(duì)齊的組織，如肌肉和神經(jīng)纖維時(shí)，它們往往不夠。
為了克服這些組織堆積問題，研究人員因此轉(zhuǎn)向“冰模板”，這是一種冷凍過程，一旦它們解凍，就會(huì)在充滿細(xì)胞的水凝膠結(jié)構(gòu)內(nèi)形成微通道。自然地，這樣做通常會(huì)損害這些細(xì)胞的活力，因此為了防止這種情況，研究小組在他們的細(xì)胞中加入了冷凍保護(hù)劑 (CPA) 松三糖和二甲基亞砜。
冷凍后，研究人員隨后使用紫外線 (UV) 光垂直交聯(lián)這種新型生物墨水，并將其擠出到由高分辨率蜂窩狀微通道網(wǎng)絡(luò)組成的組織中，能夠支持各種不同類型的細(xì)胞，無(wú)論是它們是骨骼肌成肌細(xì)胞或人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞。
“我們的結(jié)果表明，由明膠甲基丙烯酰和 CPA 組成的 [我們的] 生物墨水可以有效地用于垂直3D低溫生物打印，以實(shí)現(xiàn)高活力的細(xì)胞封裝，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中解釋道。 “在過程中通過定向冷凍形成的互連、各向異性、梯度微通道的幫助下，還實(shí)現(xiàn)了所需的細(xì)胞排列?！?/span>
研究人員的“冷凍生物打印”技術(shù)
“冷凍生物打印”人類肌腱
在證明了他們的方法的可行性后，科學(xué)家們繼續(xù)評(píng)估其在創(chuàng)建更復(fù)雜的多細(xì)胞類型組織結(jié)構(gòu)方面的功效。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)最初使用配備同軸噴嘴的3D生物打印機(jī)將細(xì)胞沉積到垂直的核殼結(jié)構(gòu)中，在這個(gè)過程中，他們可以精確控制材料沉積，同時(shí)使用多達(dá)八種不同的墨水。
至關(guān)重要的是，在這些組織中，研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們的方法使他們能夠創(chuàng)建可定制的各向異性微通道，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，盡管成功程度不同。經(jīng)過多次試驗(yàn)打印，證明分別結(jié)合了 8% 和 10% 的松三糖和 DMSO 的生物墨水是最有效的，產(chǎn)生的組織的細(xì)胞活力在 60-80% 之間波動(dòng)。
然而，盡管這些混合的結(jié)果，科學(xué)家們將其歸因于他們的實(shí)驗(yàn)過程中的潛在變化，他們繼續(xù)采取他們的方法更進(jìn)一步，通過將其應(yīng)用于肌腱“連接點(diǎn)”的創(chuàng)建，這是一種組織塊，其有機(jī)形式，通過肌腱將肌肉收縮的力量傳遞到人體骨骼系統(tǒng)。
在這個(gè)過程中，據(jù)說冷凍生物打印被證明是理想的，因?yàn)樗軌騽?chuàng)建一個(gè)連接處，在該連接處，其下部細(xì)胞高度對(duì)齊，其成纖維細(xì)胞較少，模仿其天然對(duì)應(yīng)物的結(jié)構(gòu)。打印完成后，將生成的肌腱培養(yǎng) 7 天，其中肌肉和血管生物墨水明顯相互連接，長(zhǎng)成致密的微血管網(wǎng)絡(luò)。
因此，盡管該團(tuán)隊(duì)承認(rèn)他們的方法目前存在打印高度限制，無(wú)法在某些體內(nèi)應(yīng)用中使用，但他們堅(jiān)持認(rèn)為，它還可以用于創(chuàng)建肌肉骨骼模型，并有可能幫助開發(fā)患者-特定的治療方法，并增進(jìn)我們對(duì)人體的了解。
“可以合理地預(yù)期，我們的垂直 3D 冷凍生物打印策略可能會(huì)在工程設(shè)計(jì)各種以內(nèi)部細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)排列為特征的組織中廣泛使用，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中總結(jié)道。 “該方法的另一個(gè)可能用途在于創(chuàng)建用于生物學(xué)研究、藥物發(fā)現(xiàn)和個(gè)性化醫(yī)療的體外肌肉骨骼模型。”
胞的正常擠壓生物打印相反，該團(tuán)隊(duì)的“冷凍生物打印”過程將它們冷凍并垂直堆疊，從而允許創(chuàng)建獨(dú)立的混合細(xì)胞組織。
根據(jù)科學(xué)家的說法，他們的技術(shù)還生產(chǎn)出比傳統(tǒng)生物打印生產(chǎn)的組織更堅(jiān)固、更通用的組織，特別是在涉及自然界各向異性的組織時(shí)，因此他們說它現(xiàn)在可以找到再生醫(yī)學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)或個(gè)性化治療應(yīng)用.
顯示團(tuán)隊(duì)3D生物打印肌腱組成的圖表
擠出生物打印替代品？
迄今為止，很少有3D生物打印技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)，該領(lǐng)域在這方面仍處于相對(duì)早期的發(fā)展階段。然而，科學(xué)家們說，在實(shí)驗(yàn)水平上使用的那些方法中，許多仍然依賴于基于擠壓的方法，這通常是功能性的，但當(dāng)涉及到打印嚴(yán)重依賴對(duì)齊的組織，如肌肉和神經(jīng)纖維時(shí)，它們往往不夠。
為了克服這些組織堆積問題，研究人員因此轉(zhuǎn)向“冰模板”，這是一種冷凍過程，一旦它們解凍，就會(huì)在充滿細(xì)胞的水凝膠結(jié)構(gòu)內(nèi)形成微通道。自然地，這樣做通常會(huì)損害這些細(xì)胞的活力，因此為了防止這種情況，研究小組在他們的細(xì)胞中加入了冷凍保護(hù)劑 (CPA) 松三糖和二甲基亞砜。
冷凍后，研究人員隨后使用紫外線 (UV) 光垂直交聯(lián)這種新型生物墨水，并將其擠出到由高分辨率蜂窩狀微通道網(wǎng)絡(luò)組成的組織中，能夠支持各種不同類型的細(xì)胞，無(wú)論是它們是骨骼肌成肌細(xì)胞或人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞。
“我們的結(jié)果表明，由明膠甲基丙烯酰和 CPA 組成的 [我們的] 生物墨水可以有效地用于垂直3D低溫生物打印，以實(shí)現(xiàn)高活力的細(xì)胞封裝，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中解釋道。 “在過程中通過定向冷凍形成的互連、各向異性、梯度微通道的幫助下，還實(shí)現(xiàn)了所需的細(xì)胞排列?！?/span>
研究人員的“冷凍生物打印”技術(shù)
“冷凍生物打印”人類肌腱
在證明了他們的方法的可行性后，科學(xué)家們繼續(xù)評(píng)估其在創(chuàng)建更復(fù)雜的多細(xì)胞類型組織結(jié)構(gòu)方面的功效。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)最初使用配備同軸噴嘴的3D生物打印機(jī)將細(xì)胞沉積到垂直的核殼結(jié)構(gòu)中，在這個(gè)過程中，他們可以精確控制材料沉積，同時(shí)使用多達(dá)八種不同的墨水。
至關(guān)重要的是，在這些組織中，研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們的方法使他們能夠創(chuàng)建可定制的各向異性微通道，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，盡管成功程度不同。經(jīng)過多次試驗(yàn)打印，證明分別結(jié)合了 8% 和 10% 的松三糖和 DMSO 的生物墨水是最有效的，產(chǎn)生的組織的細(xì)胞活力在 60-80% 之間波動(dòng)。
然而，盡管這些混合的結(jié)果，科學(xué)家們將其歸因于他們的實(shí)驗(yàn)過程中的潛在變化，他們繼續(xù)采取他們的方法更進(jìn)一步，通過將其應(yīng)用于肌腱“連接點(diǎn)”的創(chuàng)建，這是一種組織塊，其有機(jī)形式，通過肌腱將肌肉收縮的力量傳遞到人體骨骼系統(tǒng)。
在這個(gè)過程中，據(jù)說冷凍生物打印被證明是理想的，因?yàn)樗軌騽?chuàng)建一個(gè)連接處，在該連接處，其下部細(xì)胞高度對(duì)齊，其成纖維細(xì)胞較少，模仿其天然對(duì)應(yīng)物的結(jié)構(gòu)。打印完成后，將生成的肌腱培養(yǎng) 7 天，其中肌肉和血管生物墨水明顯相互連接，長(zhǎng)成致密的微血管網(wǎng)絡(luò)。
因此，盡管該團(tuán)隊(duì)承認(rèn)他們的方法目前存在打印高度限制，無(wú)法在某些體內(nèi)應(yīng)用中使用，但他們堅(jiān)持認(rèn)為，它還可以用于創(chuàng)建肌肉骨骼模型，并有可能幫助開發(fā)患者-特定的治療方法，并增進(jìn)我們對(duì)人體的了解。
“可以合理地預(yù)期，我們的垂直 3D 冷凍生物打印策略可能會(huì)在工程設(shè)計(jì)各種以內(nèi)部細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)排列為特征的組織中廣泛使用，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中總結(jié)道。 “該方法的另一個(gè)可能用途在于創(chuàng)建用于生物學(xué)研究、藥物發(fā)現(xiàn)和個(gè)性化醫(yī)療的體外肌肉骨骼模型。”