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首页 > 资讯中心“冷冻生物(wù)打印”青岛3D打印出活人肌腱
发布时间：2022-02-15
浏览人次：597次
佛医學(xué)院和四川大學(xué)的研究人员开发了一种新(xīn)的3D生物(wù)打印活人肌肉肌腱组织的方法。
胞的正常挤压生物(wù)打印相反，该团队的“冷冻生物(wù)打印”过程将它们冷冻并垂直堆叠，从而允许创建独立的混合细胞组织。
根据科(kē)學(xué)家的说法，他(tā)们的技术还生产出比传统生物(wù)打印生产的组织更坚固、更通用(yòng)的组织，特别是在涉及自然界各向异性的组织时，因此他(tā)们说它现在可(kě)以找到再生医學(xué)、药物(wù)发现或个性化治疗应用(yòng).
显示团队3D生物(wù)打印肌腱组成的图表
挤出生物(wù)打印替代品？
迄今為(wèi)止，很(hěn)少有(yǒu)3D生物(wù)打印技术进入市场，该领域在这方面仍处于相对早期的发展阶段。然而，科(kē)學(xué)家们说，在实验水平上使用(yòng)的那些方法中，许多(duō)仍然依赖于基于挤压的方法，这通常是功能(néng)性的，但当涉及到打印严重依赖对齐的组织，如肌肉和神经纤维时，它们往往不够。
為(wèi)了克服这些组织堆积问题，研究人员因此转向“冰模板”，这是一种冷冻过程，一旦它们解冻，就会在充满细胞的水凝胶结构内形成微通道。自然地，这样做通常会损害这些细胞的活力，因此為(wèi)了防止这种情况，研究小(xiǎo)组在他(tā)们的细胞中加入了冷冻保护剂 (CPA) 松三糖和二甲基亚砜。
冷冻后，研究人员随后使用(yòng)紫外線(xiàn) (UV) 光垂直交联这种新(xīn)型生物(wù)墨水，并将其挤出到由高分(fēn)辨率蜂窝状微通道网络组成的组织中，能(néng)够支持各种不同类型的细胞，无论是它们是骨骼肌成肌细胞或人脐静脉内皮细胞。
“我们的结果表明，由明胶甲基丙烯酰和 CPA 组成的 [我们的] 生物(wù)墨水可(kě)以有(yǒu)效地用(yòng)于垂直3D低温生物(wù)打印，以实现高活力的细胞封装，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中解释道。 “在过程中通过定向冷冻形成的互连、各向异性、梯度微通道的帮助下，还实现了所需的细胞排列。”
研究人员的“冷冻生物(wù)打印”技术
“冷冻生物(wù)打印”人类肌腱
在证明了他(tā)们的方法的可(kě)行性后，科(kē)學(xué)家们继续评估其在创建更复杂的多(duō)细胞类型组织结构方面的功效。為(wèi)了实现这一目标，该团队最初使用(yòng)配备同轴喷嘴的3D生物(wù)打印机将细胞沉积到垂直的核壳结构中，在这个过程中，他(tā)们可(kě)以精确控制材料沉积，同时使用(yòng)多(duō)达八种不同的墨水。
至关重要的是，在这些组织中，研究人员还发现，他(tā)们的方法使他(tā)们能(néng)够创建可(kě)定制的各向异性微通道，促进细胞生長(cháng)，尽管成功程度不同。经过多(duō)次试验打印，证明分(fēn)别结合了 8% 和 10% 的松三糖和 DMSO 的生物(wù)墨水是最有(yǒu)效的，产生的组织的细胞活力在 60-80% 之间波动。
然而，尽管这些混合的结果，科(kē)學(xué)家们将其归因于他(tā)们的实验过程中的潜在变化，他(tā)们继续采取他(tā)们的方法更进一步，通过将其应用(yòng)于肌腱“连接点”的创建，这是一种组织块，其有(yǒu)机形式，通过肌腱将肌肉收缩的力量传递到人體(tǐ)骨骼系统。
在这个过程中，据说冷冻生物(wù)打印被证明是理(lǐ)想的，因為(wèi)它能(néng)够创建一个连接处，在该连接处，其下部细胞高度对齐，其成纤维细胞较少，模仿其天然对应物(wù)的结构。打印完成后，将生成的肌腱培养 7 天，其中肌肉和血管生物(wù)墨水明显相互连接，長(cháng)成致密的微血管网络。
因此，尽管该团队承认他(tā)们的方法目前存在打印高度限制，无法在某些體(tǐ)内应用(yòng)中使用(yòng)，但他(tā)们坚持认為(wèi)，它还可(kě)以用(yòng)于创建肌肉骨骼模型，并有(yǒu)可(kě)能(néng)帮助开发患者-特定的治疗方法，并增进我们对人體(tǐ)的了解。
“可(kě)以合理(lǐ)地预期，我们的垂直 3D 冷冻生物(wù)打印策略可(kě)能(néng)会在工程设计各种以内部细胞和细胞外基质排列為(wèi)特征的组织中广泛使用(yòng)，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中总结道。 “该方法的另一个可(kě)能(néng)用(yòng)途在于创建用(yòng)于生物(wù)學(xué)研究、药物(wù)发现和个性化医疗的體(tǐ)外肌肉骨骼模型。”
胞的正常挤压生物(wù)打印相反，该团队的“冷冻生物(wù)打印”过程将它们冷冻并垂直堆叠，从而允许创建独立的混合细胞组织。
根据科(kē)學(xué)家的说法，他(tā)们的技术还生产出比传统生物(wù)打印生产的组织更坚固、更通用(yòng)的组织，特别是在涉及自然界各向异性的组织时，因此他(tā)们说它现在可(kě)以找到再生医學(xué)、药物(wù)发现或个性化治疗应用(yòng).
显示团队3D生物(wù)打印肌腱组成的图表
挤出生物(wù)打印替代品？
迄今為(wèi)止，很(hěn)少有(yǒu)3D生物(wù)打印技术进入市场，该领域在这方面仍处于相对早期的发展阶段。然而，科(kē)學(xué)家们说，在实验水平上使用(yòng)的那些方法中，许多(duō)仍然依赖于基于挤压的方法，这通常是功能(néng)性的，但当涉及到打印严重依赖对齐的组织，如肌肉和神经纤维时，它们往往不够。
為(wèi)了克服这些组织堆积问题，研究人员因此转向“冰模板”，这是一种冷冻过程，一旦它们解冻，就会在充满细胞的水凝胶结构内形成微通道。自然地，这样做通常会损害这些细胞的活力，因此為(wèi)了防止这种情况，研究小(xiǎo)组在他(tā)们的细胞中加入了冷冻保护剂 (CPA) 松三糖和二甲基亚砜。
冷冻后，研究人员随后使用(yòng)紫外線(xiàn) (UV) 光垂直交联这种新(xīn)型生物(wù)墨水，并将其挤出到由高分(fēn)辨率蜂窝状微通道网络组成的组织中，能(néng)够支持各种不同类型的细胞，无论是它们是骨骼肌成肌细胞或人脐静脉内皮细胞。
“我们的结果表明，由明胶甲基丙烯酰和 CPA 组成的 [我们的] 生物(wù)墨水可(kě)以有(yǒu)效地用(yòng)于垂直3D低温生物(wù)打印，以实现高活力的细胞封装，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中解释道。 “在过程中通过定向冷冻形成的互连、各向异性、梯度微通道的帮助下，还实现了所需的细胞排列。”
研究人员的“冷冻生物(wù)打印”技术
“冷冻生物(wù)打印”人类肌腱
在证明了他(tā)们的方法的可(kě)行性后，科(kē)學(xué)家们继续评估其在创建更复杂的多(duō)细胞类型组织结构方面的功效。為(wèi)了实现这一目标，该团队最初使用(yòng)配备同轴喷嘴的3D生物(wù)打印机将细胞沉积到垂直的核壳结构中，在这个过程中，他(tā)们可(kě)以精确控制材料沉积，同时使用(yòng)多(duō)达八种不同的墨水。
至关重要的是，在这些组织中，研究人员还发现，他(tā)们的方法使他(tā)们能(néng)够创建可(kě)定制的各向异性微通道，促进细胞生長(cháng)，尽管成功程度不同。经过多(duō)次试验打印，证明分(fēn)别结合了 8% 和 10% 的松三糖和 DMSO 的生物(wù)墨水是最有(yǒu)效的，产生的组织的细胞活力在 60-80% 之间波动。
然而，尽管这些混合的结果，科(kē)學(xué)家们将其归因于他(tā)们的实验过程中的潜在变化，他(tā)们继续采取他(tā)们的方法更进一步，通过将其应用(yòng)于肌腱“连接点”的创建，这是一种组织块，其有(yǒu)机形式，通过肌腱将肌肉收缩的力量传递到人體(tǐ)骨骼系统。
在这个过程中，据说冷冻生物(wù)打印被证明是理(lǐ)想的，因為(wèi)它能(néng)够创建一个连接处，在该连接处，其下部细胞高度对齐，其成纤维细胞较少，模仿其天然对应物(wù)的结构。打印完成后，将生成的肌腱培养 7 天，其中肌肉和血管生物(wù)墨水明显相互连接，長(cháng)成致密的微血管网络。
因此，尽管该团队承认他(tā)们的方法目前存在打印高度限制，无法在某些體(tǐ)内应用(yòng)中使用(yòng)，但他(tā)们坚持认為(wèi)，它还可(kě)以用(yòng)于创建肌肉骨骼模型，并有(yǒu)可(kě)能(néng)帮助开发患者-特定的治疗方法，并增进我们对人體(tǐ)的了解。
“可(kě)以合理(lǐ)地预期，我们的垂直 3D 冷冻生物(wù)打印策略可(kě)能(néng)会在工程设计各种以内部细胞和细胞外基质排列為(wèi)特征的组织中广泛使用(yòng)，”该团队在他(tā)们的论文(wén)中总结道。 “该方法的另一个可(kě)能(néng)用(yòng)途在于创建用(yòng)于生物(wù)學(xué)研究、药物(wù)发现和个性化医疗的體(tǐ)外肌肉骨骼模型。”