3D打印的组织和器官,无需脚手架

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       现在,由伊利诺伊大学芝加哥分校生物工程与骨科教授Richard和教授埃本·阿尔斯伯格(Eben Alsberg)领导的研究小组开发出了一种方法,该方法能够使用仅由茎构成的“墨水”在无支架的情况下对生物组织进行3D打印。Alsberg说:“我们的细胞3D打印平台允许使用临时的水凝胶微珠在无需进行传统支架支撑的情况下3D打印器官”

3D打印器官

图片来源:3ders

       多年来,工程组织和器官在实验室中获得了不同程度的成功成长。他们中的许多人使用了脚手架方法,其中将细胞播种到可生物降解的支持结构上,该结构提供所需器官或组织的基础结构。但是支架可能会出现问题,它们最终应该降解并消失,而分解与器官成熟同时发生的时机非常棘手,甚至有时降解副产物可能是有毒的。支架还会干扰细胞间连接的发展,这对功能组织的形成影响很大。

 

       微米级水凝胶珠允许3D打印机的喷嘴移动通过它并以最小的阻力抵抗喷嘴的移动或细胞的喷射来沉积细胞。凝胶珠在打印时支撑细胞,并使其保持在适当位置并保持其形状。

 

       一旦将细胞打印到水凝胶珠基质中,它就会暴露在紫外线下,从而使珠子交联在一起,有效地将它们冻结在适当的位置。这使3D打印的细胞彼此连接,成熟并在稳定的结构中生长。浸入细胞的培养基很容易流过交联的凝胶珠,可以根据需要更换以提供新鲜的养分并处理细胞产生的废物。最后可以通过轻轻搅拌或控制其降解来去除水凝胶珠,而留下完整的3D打印器官组织。

 

       Alsberg说:“水凝胶珠浴具有独特的性能,既可以打印复杂结构中的细胞,又可以暂时稳定这些细胞结构,以形成细胞-细胞连接。” Alsberg团队使用的细胞是干细胞,它们可以分化为多种其他细胞类型。他们使用干细胞在水凝胶珠浴中3D打印软骨耳朵和啮齿动物大小的“股骨”。他们打印的细胞能够通过专门的蛋白质形成稳定的细胞间连接。

 

       “这是第一次,纯细胞构建体可以复杂的形式3D打印,该形式由不同的细胞类型组成,无需水凝胶载体或传统支架,然后可以稳定一天到几周。我们已经证明,可以使用这种策略来组织和组装细胞聚集体,以形成更大的3D打印器官功能组织,这对于组织工程或再生医学,药物筛选以及研究发育生物学的3D模型而言可能是有价值的。”

2019年11月15日 15:19
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