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细胞微器官3D打印 开创生物制造业新世纪

2015-12-16 14:23
雷本祖
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  3D打印机再也不是仅仅能制造一些塑料小玩意儿了——科学家称装填胚胎干细胞的3D打印结构将来可能帮助医生制造器官移植病人所需的微器官。来自人类胚胎的胚胎干细胞可以发育成各种人体细胞,如脑细胞、心脏细胞和骨细胞。因此它们很适合用于再生医学——修复或代替受损的细胞、组织、器官。

  科学家通常用各种生物因素诱导胚胎干细胞转变成特定的组织形态——这一过程称为分化。这一过程开始时细胞形成名为胚体的球状团块,胚体是模仿胚胎发育早期的一种活性形态。

  现有研究表明胚胎干细胞生长的最佳条件不是平平的培养皿,而是模拟人体的3D环境。最近,科学家发展了一种胚胎干细胞3D打印机。3D打印机沉积材料层,就像普通打印机喷墨一样,只是它能在一层材料上堆叠另一层材料,搭建3D物体。

  过去,胚胎干细胞3D打印机只能制造平面排列或简单的堆积,这被称为细胞“石笋”。如今,研究者声称他们首次开发出能够打印3D结构的方法,用以装填胚胎干细胞。

  合作研究者Wei Sun目前是北京清华大学(Tsinghua University)和费城德雷塞尔大学(Drexel University)的机械工程教授,他告诉LiveScience:“我们可以在可控条件下用3D打印技术制造胚体,生产一模一样的胚胎干细胞模块。”

  Sun补充道:“理论上这些模块可以像乐高积木一样搭建组织甚至微器官。”

  实验中,研究者同时还用水凝胶打印了小鼠胚胎干细胞,这种材料与软性隐形眼镜的材料属同类。由于胚胎干细胞比较脆弱,科学家必须就可能保护它们——例如,找到最适宜的温度及增大打印喷嘴。

  根据最新研究,90%的细胞能够在打印过程中存活下来。研究者称这些细胞会在水凝胶支架中增殖成胚体,还会分泌健康胚胎干细胞才会分泌的蛋白。科学家还能将水凝胶溶解获得胚体。

  胚体的尺寸和单分散性会强烈影响将会变成的细胞类型。研究者称他们的新技术与现有技术相比,能更好的控制胚体的尺寸和单分散性。

  Sun在一份声明中称:“制备好的胚体很纯净,可以作为组织生长非常好的起点。能在可控条件下生产胚体非常令人兴奋。”

  北京清华大学(TsinghuaUniversity)的副教授,该研究的合作者Rui Yao称:“我们的下一步工作是研究怎样通过改变打印和结构参数来调整胚体的尺寸,以及怎么通过改变胚体尺寸来制造不同种类的细胞。”

  长远来看,研究者想同时打印不同种类的胚体。Yao说:“这样能够促进临近的不同细胞同时生长,为在实验室生长微器官奠定基础。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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