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麻省理工开发3D打印微流体设备 用于个性化癌症治疗

2018-12-17 10:51
来源: 3D虎

来自麻省理工学院(MIT)的研究人员已经3D打印出一种新型微流体装置,可模拟活检肿瘤组织的癌症治疗。3D打印设备可以帮助临床医生更好地检查个体患者在施用单剂量之前对不同治疗方法的反应。

麻省理工开发3D打印微流体设备 用于个性化癌症治疗

人工肿瘤通常用于测试特定癌症类型的药物。但是这些模型需要数周才能成长,并且不能解释个体患者的生物构成,这将极大地影响癌症治疗的功效。研究人员的设备可以在大约一小时内进行3D打印,是一个约硬币四分之一大的芯片,有三个圆柱形的“烟囱”从表面上升。腔室是可用于输入和排出诸如免疫治疗剂或免疫细胞的流体的端口,以及去除不需要的气泡。

一个关键特征是使用一种新的生物相容性树脂,可以支持活检组织的长期存活。经过几个月的大量树脂试验,研究人员终于发现作用Pro3dure GR-10是最合适的材料,它主要用于制作防止磨牙的护齿器。

该材料几乎与玻璃一样透明,几乎没有任何表面缺陷,并且可以以非常高的分辨率印刷。而且重要的是,研究人员发现它不会对细胞存活产生负面影响。该团队对树脂进行了细胞毒性测试。96小时后,材料中的细胞仍然没有问题。

“当你打印其他一些树脂材料时,它们会释放出与细胞混在一起并杀死它们的化学物质。但这款材料并没有。”微系统技术实验室研究员LuisFernandoVelásquez-García说。“据我所知,没有其他可印刷材料接近这种程度的惰性。”在这项实验中,研究人员表明他们可以保持肿瘤碎片存活并监测组织的活力。研究人员表示,由于3D打印设备制造简单,成本低廉,因此可以快速实施到临床环境中。

“如果有人患有癌症,你可以在我们的设备中取一些组织,保持肿瘤活着,并行进行多项检查,找出最适合患者生物治疗的方法。然后在病人身上实施这种治疗。”Velásquez-García说。

麻省理工开发3D打印微流体设备 用于个性化癌症治疗

(i):TAP装置的半透明3D示意图;(ii):TAP装置的横截面示意图,显示了气泡捕捉器的结构;(iii):显示TAP装置的顶视图,显示培养基和淋巴细胞的入口(A),用于排出残留空气的气泡捕获口(B),肿瘤捕获区域(C)和装置出口(D);(iv):半透明3D示意图,显示具有入口和出口通道的肿瘤俘获区域的特写(注意肿瘤俘获袋延伸到通道平面下方)。

一个有前景的应用是测试免疫疗法,这是一种使用某些药物来加速患者免疫系统以帮助它对抗癌症的新治疗方法。“免疫疗法治疗专门用于靶向癌细胞表面的分子标记,这有助于确保治疗引发对癌症的攻击直接限制对健康组织的负面影响。然而,每个人的癌症都表达了一系列独特的表面分子——因此,很难预测谁会对哪种治疗做出反应。我们的设备使用人的实际组织,因此非常适合免疫疗法。”

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