研究人员利用3D打印技术成功从干细胞培育出心脏细胞

主页    行业动向资讯    研究人员利用3D打印技术成功从干细胞培育出心脏细胞

 

 

       所有的人类都是从单个细胞开始,经过分裂最终形成胚胎。根据邻近细胞发出的信号,这些分裂的细胞会发展或分化成特定的组织或器官。

 

 

       在再生医学中,在实验室中控制干细胞的分化是至关重要的,因为干细胞可以分化为体外器官的生长,并替代受损的成年细胞,特别是那些复制能力非常有限的细胞,如大脑或心脏。

 

 

       科学家在分化干细胞时采用的一种常见方法是使用化学刺激物。虽然这种方法在制造单一类型的细胞方面非常有效,但它缺乏复制生物体复杂性的能力,在生物体中,多种细胞共存并协作形成一个器官。

 

 

       另外,受细胞发育自然过程的启发,另一种方法是将干细胞包装成小细胞聚集物,或称为胚状体的球体。与真正的胚胎相似,胚体中细胞与细胞的相互作用是分化的主要驱动因素。从这些胚状体的产生过程中,我们发现胚状体的细胞数量、大小和球形等参数会影响产生的细胞类型。

 

 

       然而,由于科学家们无法控制这些参数,他们不得不费力地生产大量的胚状体,并选择具有合适特性的特定胚状体进行研究。

 

 

       为了应对这一挑战,新加坡科技与设计大学(SUTD)的研究人员转向增材制造来控制胚胎体中的干细胞分化。他们的研究发表在《生物印刷》杂志上。

 

 

       博士生鲁比姆卡·达斯(Rupambika Das)和助理教授哈维尔·G·费尔南德斯(Javier G. Fernandez)采用了多学科的方法,结合了3D打印和生命科学的研究领域,3D打印了几个具有精细调整几何形状的微型物理设备。他们使用该设备展示了前所未有的精确度,通过形成胚状体定向分化干细胞。在研究中,他们成功地调节了增强心肌细胞生成的参数,心肌细胞是在心脏中发现的。

 

 

       “增材制造领域正在以无与伦比的速度发展。我们看到的精确度、速度和成本水平在几年前都是不可想象的。我们所证明的是,3D打印现在已经达到了几何精度,可以控制干细胞分化的结果。在这样做的同时,我们正在推动再生医学在增材制造业加速发展的同时进一步向前发展。

 

 

       “3D打印技术在生物学领域的应用主要集中在打印人工组织上,即使用带有细胞的细胞来‘一块一块’构建人工器官。现在,我们已经证明了3D打印技术在仿生方法上的应用潜力,我们可以控制细胞在实验室里的生长,就像它们在体内生长一样。”

 

 

        2015年,来自清华大学和美国费城德雷塞尔大学的研究人员使用基于挤压的3D打印技术制造了一个网格状的3D结构来生长胚状体,该胚状体显示了细胞活力和7天的快速自我更新,同时保持了高多能性。

 

 

       “打印这些细胞的另外两种常用方法要么是二维的(在有盖培养皿中),要么是‘悬浮’法(在重力作用下,物质被扔下,形成一个‘石笋’状的细胞)。”研究人员表示,“然而,这些并没有显示出相同的细胞均匀性和同质性增殖。”

 

 

       “我认为我们已经创造了一个三维微环境,更像在体内发现的培养胚状体的环境,这解释了更高水平的细胞增殖。” 研究人员希望这项技术能够高通量生产胚状体,为其他研究人员进行组织再生实验和/或药物筛选研究提供基础基础。

 

 

       2019年4月,以色列研究人员用人类细胞制作了一枚完整的3D打印心脏,为世界首例。虽然这颗心脏不会跳动,而且太小不能用于人类——它只有兔子的心脏大小。但这个小器官被认为是正在努力寻找治疗心脏病的新方法的一大进步。

 

 

       2020年7月,明尼苏达大学的研究人员开发了一种新型生物墨水,使他们能够创建一个功能性的3D打印的跳动的人类心脏。

 

 

 

本文来源于:前瞻经济学人APP资讯组,前瞻网

 

译自:https://medicalxpress.com/news/2020-08-heart-cells-stem-d.html

          http://dx.doi.org/10.1016/j.bprint.2020.e00091

2020年8月19日 09:25
浏览量:0
收藏

热门文章:

  • Felixprinters为行业特定需求量身定制设备

    卓越的研发专长
    FELIXprinters具有出色的研发专业知识,我们能够与客户合作,开发量身定制的高级3D打印解决方案,以量身定制特定的应用程序。该公司鼓励与客户和其他技术供应商建立战略合作伙伴关系,以进一步推进3D打印方面的创新。
    3D生物打印机
    在3D生物打印机领域,FELIXprinters参与了欧盟资助的名为“ training4crm”的项目。该项目的目标是创建一个可以对任何细胞进行操纵的干细胞阵列。最初的目标是通过替换脑细胞找到治愈帕金森氏病的方法,但是最终可以使用相同的技术来治愈或替换任何类型的细胞。
    食品工业
    FELIX 3和FELIX Tec系列的开放式设计为食品印刷提供了极大的自由度。在此类应用中使用3D打印机会导致产生新颖的形状,而这是常规食品加工技术无法实现的。它也用于小批量生产和定制产品。
    FELIXprinters为国际客户创建了一套全自动的食品印刷机系列。客户希望能够用食用甜品酱生产出非常细腻和非常规的物品。传统的成型和其他技术无法提供所需的独特结果。这就是为什么他们选择3D打印的原因。
    我们目前正在研究一种挤出机,该挤出机将能够印刷任何形式的糊状食品。

    21 2020-07-15
  • LEGENDARY VISH,3D打印素食三文鱼

    2020年7月13日,一群国际学生开发了一种3D打印技术,能够将复杂的粘合剂和蛋白质打印成植物性鱼类替代品。
          2017年,他们开始共同参与欧盟支持的增材制造研究项目,这群来自丹麦的学生最近创新了一种基于挤出的3D打印工艺,用于制造三文鱼。现在以Legendary Vish的名字进行交易,这家初创公司正在寻求将其产品商业化,目的是为现有的素食者提供更健康、更美味的替代品。
      
    从欧盟项目到Legendary Vish    
          来自哥德堡大学、马德里自治大学和丹麦工业大学(DTU)的学生三人组在三年前开始合作开展一个欧盟主导的项目。在他们作为Training4CRM的一部分进行工作研究期间,该团队意识到类似的技术可以应用于3D打印植物性蛋白质。
          该团队还渴望将食品生产提高可持续性。 据联合国粮食及农业组织称,目前世界上三分之一的经评估的渔业已超出其生物学极限。此外,使用3D打印而不是传统的捕鱼方法来人工制作鱼类来捕获鱼类,可以减少过度捕捞对环境造成的破坏。通过完全消除对渔船的需求,也将消除与拖网渔船相关的CO 2排放。

    30 2020-07-23
  • 利用Mayku FormBox真空成型吸塑机制作巧克力模具

    Small Multiples用Mayku FormBox桌面式真空成型吸塑机将3D打印模型吸塑倒模并最终制作到巧克力中。Small Multiples 说桌面式真空成型吸塑机Mayku FormBox让他们能够立即将3D打印数据可视化转变为食品安全的巧克力模具。由于使用FormBox真空成型吸塑机模具制造时间从六个月减少到几天,并显著减少财政支出,及可以较小批量生产。

    103 2019-08-08
  • FFF与FDM 3D打印技术 –真正的区别是什么?

    当我刚开始研究3D打印机时,我一直遇到FFF和FDM 3D打印技术的缩写。但是机器看起来却一样,我感到非常困惑。我很快发现FFF代表融合纤维制造,FDM代表融合沉积建模,但是有什么区别呢?FFF和FDM 3D打印技术之间没有区别。没有!除了商标问题。

    803 2019-11-18
  • PETG 3D打印材料有哪些优点?

    使用PETG  3D打印材料进行3D打印非常受欢迎,因为它具有广泛的优点,这使得PETG成为一种极具吸引力的选择。使用PETG实际上没有太多缺点,但是,有一些小的缺点值得了解一下。紫外线会导致PETG  3D打印材料变弱,找到正确的3D打印设置可能需要一些试验。尽管如此,一旦确定了正确的设置,打印就变得非常简单。

    425 2019-09-20
  • 怎样做PETG 3D打印材料的后处理?

    PETG 是当今使用的最常用的聚合物之一。而PETG也会作为一种3D打印材料,它结合了ABS的功能部件的刚性和机械性能和PLA的容易打印特性。打磨的容易程度上PETG 3D打印材料在ABS和PLA之间。除了砂纸打磨外,亦可以用环氧树脂涂在PETG 3D打印成品上让表面有平滑的感觉。溶解PETG 3D打印成品表面,这种后处理方法就是用化学品的蒸气来溶解PETG 3D打印成品的外表,以将所有表面的层线纹路溶解,使其变得平滑。

    371 2019-07-13
  • 回缩 - 3D打印软件中的防漏料功能?

    在3D打印时会发现打印出来的胶料过多,又或者打印过程中喷嘴有漏料情况?那么3D打印软件中的回缩(Retraction)功能就可以帮到你。回缩功能在3D打印中是不可或缺的功能,它的作用是把热熔了的3D打印材料拉回打印喷嘴内,防止打印胶料漏出来。当要打印时,推料器(extruder)内的一对齿轮就会把3D打印材料往喷嘴推出,从喷嘴挤出胶料。而回缩功能 则刚刚相反,推料器内的一对齿轮会反方向转动把胶料拉回喷嘴内。

    286 2019-07-15
  • 3D打印与环境可持续发展

    许多制造组织已将3D打印作为降低成本的手段。现在,过去可以在全球范围内发送的商品可以由消费者在本地进行3D打印,从而节省了一些现金并减少了燃料排放对环境可持续发展产生了积极的影响。尽管仍然存在一些尚未解决的问题,但3D打印可能是解决全球范围内某些环境困难的答案。只要做对了,为自己的房屋购买3D打印可能是对这些环境可持续发展的努力。

    272 2019-11-22

相关文章