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高密度、高活力、高分辨率，3D生物打印人體組織實(shí)現(xiàn)“三高”
文章來源：中國(guó)高新網(wǎng) 更新時(shí)間：2023-02-27 15:22:20
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在解決生物打印3D工程組織中最棘手的挑戰(zhàn)方面，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校研究人員取得了重大進(jìn)展：同時(shí)滿足了高細(xì)胞密度、高細(xì)胞活力和精細(xì)制造分辨率的關(guān)鍵要求。該研究發(fā)表在22日的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
生物打印基于3D打印技術(shù)，使用細(xì)胞和生物聚合物來創(chuàng)建生物結(jié)構(gòu)和組織。該領(lǐng)域最有前途的類型之一是數(shù)字光處理生物打印，但其進(jìn)展一直存在技術(shù)障礙，事實(shí)證明，打印具有高細(xì)胞密度和精細(xì)解析結(jié)構(gòu)的組織很困難。 依據(jù)現(xiàn)有方法，生物墨水中的細(xì)胞越密集，光散射越多，打印的分辨率越受影響。但研究團(tuán)隊(duì)此次使用的造影劑碘克沙醇，是生物墨水中的一種新成分，可將光散射效應(yīng)降為1/10，從而能同時(shí)以高細(xì)胞密度和高分辨率進(jìn)行打印。 團(tuán)隊(duì)使用數(shù)字微鏡設(shè)備，將3D模型的2D橫截面投影到可光交聯(lián)的生物墨水上，當(dāng)暴露在光線下時(shí)，可光交聯(lián)的生物墨水(可以是合成的或天然的)會(huì)凝固。然后，電動(dòng)載物臺(tái)將生物墨水抬高幾十到上百微米，讓未固化的生物墨水重新填充間隙。當(dāng)下一個(gè)橫截面投射到生物墨水時(shí)，重復(fù)該過程。 調(diào)整生物墨水的折射率可最大限度地減少散射效應(yīng)并顯著改善產(chǎn)品。研究表明，折射率匹配的甲基丙烯酸明膠生物墨水，細(xì)胞密度每毫升高達(dá)1億。 團(tuán)隊(duì)下一步將開發(fā)結(jié)構(gòu)精確、高細(xì)胞密度的體外組織模型，著眼于高細(xì)胞密度的大型組織打印，以用于人類受試者的組織器官移植和替代。 總編輯圈點(diǎn) 3D工程組織是實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建但具有一定功能的類人組織，其可顯著提高藥物開發(fā)的速度與完整性，并可能解決當(dāng)今器官供體短缺和免疫排斥的重大挑戰(zhàn)。而由活細(xì)胞制成，是它們能有如此巨大應(yīng)用潛力的關(guān)鍵。這些活細(xì)胞就像種子，每種細(xì)胞都有特定的密度，在這個(gè)密度范圍內(nèi)它們最有可能“發(fā)芽”，現(xiàn)在科學(xué)家們找到了在高密度下實(shí)現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)的辦法，無疑進(jìn)一步助力其成為再生醫(yī)學(xué)和個(gè)性化醫(yī)學(xué)的有力工具。 |
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