2023年02月25日 星期六
高密度 高活力 高分辨率
3D生物打印人体组织实现“三高”

    科技日报北京2月24日电 (记者张梦然)在解决生物打印3D工程组织中最棘手的挑战方面,美国加州大学圣地亚哥分校研究人员取得了重大进展:同时满足了高细胞密度、高细胞活力和精细制造分辨率的关键要求。该研究发表在22日的《科学进展》杂志上。

    生物打印基于3D打印技术,使用细胞和生物聚合物来创建生物结构和组织。该领域最有前途的类型之一是数字光处理生物打印,但其进展一直存在技术障碍,事实证明,打印具有高细胞密度和精细解析结构的组织很困难。

    依据现有方法,生物墨水中的细胞越密集,光散射越多,打印的分辨率越受影响。但研究团队此次使用的造影剂碘克沙醇,是生物墨水中的一种新成分,可将光散射效应降为1/10,从而能同时以高细胞密度和高分辨率进行打印。

    团队使用数字微镜设备,将3D模型的2D横截面投影到可光交联的生物墨水上,当暴露在光线下时,可光交联的生物墨水(可以是合成的或天然的)会凝固。然后,电动载物台将生物墨水抬高几十到上百微米,让未固化的生物墨水重新填充间隙。当下一个横截面投射到生物墨水时,重复该过程。

    调整生物墨水的折射率可最大限度地减少散射效应并显著改善产品。研究表明,折射率匹配的甲基丙烯酸明胶生物墨水,细胞密度每毫升高达1亿。

    团队下一步将开发结构精确、高细胞密度的体外组织模型,着眼于高细胞密度的大型组织打印,以用于人类受试者的组织器官移植和替代。

    【总编辑圈点】

    3D工程组织是实验室创建但具有一定功能的类人组织,其可显著提高药物开发的速度与完整性,并可能解决当今器官供体短缺和免疫排斥的重大挑战。而由活细胞制成,是它们能有如此巨大应用潜力的关键。这些活细胞就像种子,每种细胞都有特定的密度,在这个密度范围内它们最有可能“发芽”,现在科学家们找到了在高密度下实现精细结构的办法,无疑进一步助力其成为再生医学和个性化医学的有力工具。

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