在解決生物打印3D工程組織中最棘手的挑戰方面,美國加州大學圣地亞哥分校研究人員取得了重大進展:同時滿足了高細胞密度、高細胞活力和精細制造分辨率的關鍵要求。該研究發表在22日的《科學進展》雜志上。
生物打印基于3D打印技術,使用細胞和生物聚合物來創建生物結構和組織。該領域最有前途的類型之一是數字光處理生物打印,但其進展一直存在技術障礙,事實證明,打印具有高細胞密度和精細解析結構的組織很困難。 依據現有方法,生物墨水中的細胞越密集,光散射越多,打印的分辨率越受影響。但研究團隊此次使用的造影劑碘克沙醇,是生物墨水中的一種新成分,可將光散射效應降為1/10,從而能同時以高細胞密度和高分辨率進行打印。 團隊使用數字微鏡設備,將3D模型的2D橫截面投影到可光交聯的生物墨水上,當暴露在光線下時,可光交聯的生物墨水(可以是合成的或天然的)會凝固。然后,電動載物臺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。當下一個橫截面投射到生物墨水時,重復該過程。 調整生物墨水的折射率可最大限度地減少散射效應并顯著改善產品。研究表明,折射率匹配的甲基丙烯酸明膠生物墨水,細胞密度每毫升高達1億。 團隊下一步將開發結構精確、高細胞密度的體外組織模型,著眼于高細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 3D工程組織是實驗室創建但具有一定功能的類人組織,其可顯著提高藥物開發的速度與完整性,并可能解決當今器官供體短缺和免疫排斥的重大挑戰。而由活細胞制成,是它們能有如此巨大應用潛力的關鍵。這些活細胞就像種子,每種細胞都有特定的密度,在這個密度范圍內它們最有可能“發芽”,現在科學家們找到了在高密度下實現精細結構的辦法,無疑進一步助力其成為再生醫學和個性化醫學的有力工具。 |