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在几秒钟内生物打印复杂的活组织

组织工程师创造了人造器官和组织,可用于开发和测试新药,修复受损组织,甚至替代人体内的整个器官。然而,目前的制造方法限制了它们产生自由形状并实现高细胞活力的能力。

EPFL工程学院应用光子器件实验室(LAPD)的研究人员与来自乌特勒支大学的同事合作,提出了一种光学技术,只需几秒钟即可在含有干细胞的生物相容性水凝胶中雕刻复杂的组织形状。然后通过添加内皮细胞使得到的组织血管化。

该团队在Advanced Materials中出现的一篇文章中描述了这种高分辨率的打印方法。该技术将改变细胞工程专家的工作方式,使他们能够创造出一种新的个性化,功能性生物印迹器官。

打印股骨或半月板

该技术称为体积生物打印。为了制造组织,研究人员将激光投射到一个装有干细胞水凝胶的纺丝管中。它们通过将来自光的能量聚焦在特定位置来塑造组织,然后固化。几秒钟后,出现复杂的3D形状,悬浮在凝胶中。水凝胶中的干细胞很大程度上不受此过程的影响。研究人员随后引入内皮细胞使组织血管化。

研究人员已经证明,可以创建一个几厘米的组织构造,这是一个临床上有用的尺寸。他们的工作的例子包括类似于心脏瓣膜的瓣膜,半月板和股骨的复杂形状的部分。他们还能够建立互锁结构。

“与传统的生物打印不同 - 缓慢的逐层过程 - 我们的技术速度快,提供更大的设计自由度而不会危及细胞的生存能力,”LAPD研究员和该研究的共同作者之一Damien Loterie说。

复制人体

研究人员的工作是一个真正的游戏改变者。“人体组织的特征在很大程度上取决于高度复杂的细胞外结构,复制这种复杂性的能力可能导致许多真正的临床应用,”另一位合着者Paul Delrot说。使用这种技术,实验室可以以前所未有的速度大量生产人造组织或器官。在体外测试新药时,这种可复制性至关重要,它可以帮助消除对动物测试的需求 - 明显的道德优势以及降低成本的方法。

“这只是一个开始。我们相信我们的方法本质上可以扩展到大规模制造,可用于生产各种细胞组织模型,更不用说医疗设备和个性化植入物,”Christophe Moser说道。 LAPD。

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