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组织可以被活细胞创造和定制

2020-07-10 15:25:48 来源:网络 阅读:
  奥地利维也纳工业大学的科学家们发明了通过3D打印机将活细胞嵌入精细结构中,以创建定制的新组织,并为控制和检查提供便利。这种新的生物打印方法对于细胞研究和生物材料定制具有重要意义。
  打印微小、精细的3D物体已不再是一个问题,但活细胞打印到目前为止是一个新的挑战,因为缺乏合适的化学物质,而且需要液体或凝胶浓缩到受聚焦激光束照射的点。有些过程非常不准确,或者只允许很窄的时间范围,可以在不损害细胞的情况下进行处理。此外,在3D生物精度的过程中和之后,使用的材料必须是细胞友好的,这可以限制可能的材料的选择。
  维也纳科技大学利用新材料开发了一种高分辨率生物印刷工艺。由于3D打印机具有特殊的"生物墨水"特性,在制作过程中,细胞可以直接嵌入到3D微米打印的3D矩阵中,以每秒1米的速度打印,达到以前的数量级。3D印刷和生物制造小组组长Alessandro Ofniakov教授解释说:"细胞的行为在很大程度上取决于它们的机械和化学性质以及环境的几何形状。"然而,结构是刚性的还是灵活的,以及随着时间的推移是稳定的还是退化的,也是很重要的。
  一种方法是先做出适当的结构,然后用活细胞填充。然而,这样做可能很难将细胞保持在框架内,而且很难实现细胞的均匀分布。更好的选择是将活细胞直接嵌入到三维结构中,这种技术称为"生物打印"。
  为了获得极高的分辨率,维也纳工业大学多年来一直使用双光子聚合方法。这种聚合方法是在材料的分子同时吸收激光束的两个光子时激活的,只有当激光束具有特别高的强度时才有可能。这是固化该物质的条件,否则它将保持液体。因此,这种双光子方法非常适合产生非常精细的高精度结构。
  Ofniakov教授说:"我们的方法为适应细胞环境提供了很多可能性。取决于它的构造方式,它可以变得更硬或更软,甚至可以进行精细的连续过渡。因此,可以准确预测结构的外观,使细胞得以生长和引导迁移。激光的强度也可以用来调节结构分解的难度。
  Ofniakov认为,使用这个3D模型,你可以以前所未有的准确性检查细胞的行为,你可以理解疾病是如何传播的,如果使用干细胞,你甚至可以用这种方式定制组织。