3D打印的组织和器官没有脚手架

作者:生命科学

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据外媒报道,目前一些3D打印生物组织的方法涉及使用微型支架,然而一种新开发的技术通过使用水凝胶代替了这种方法的一些缺点。通常,身体组织的“生物打印”涉及将细胞接种到具有支架状微结构的材料中。

金祥彩票官网,匹兹堡 - 来自卡内基梅隆大学的一组研究人员发表了一篇科学论文,其中详细介绍了一项新技术,允许任何人使用人体内主要结构蛋白胶原蛋白对组织支架进行3D生物打印。这种首创的方法使组织工程领域更接近于能够3D打印全尺寸的成人人类心脏。

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多年来,工程化组织和器官在实验室中取得了不同程度的成功。他们中的许多人已经使用脚手架方法,其中将细胞接种到可生物降解的支撑结构上,所述支撑结构提供所需器官或组织的基础结构。

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对于那些希望扩展生物打印技术的科学家们来说,软骨是一种很好的目标组织,因为它只有一种细胞类型,而且组织内没有血管。不过它也是无法自我修复的组织,软骨一旦损坏,就无法恢复。

但支架可能存在问题 - 最终,它们应该降解并消失,但是分解与器官成熟相符的时机是棘手的,有时降解副产物可能是有毒的。支架还可以干扰细胞

该材料为细胞嵌入其中提供了三维的“家”,然后再生。最终,当宿主材料生物降解时,细胞接管,直到没有剩余物,但生物组织以所需的物理形式存在。

这种被称为自由形式可逆嵌入悬浮水凝胶(FRESH)的技术使研究人员克服了与现有3D生物打印方法相关的许多挑战,并使用柔软和生物材料实现了前所未有的分辨率和保真度。

在以前,科学家们关于培育软骨的尝试是从将细胞植入水凝胶(一种聚合物链组成的物质,90%的成分是水)开始的,这种水凝胶可以作为支架用于生长组织。

  • 细胞连接的发展,这对于功能组织的形成是重要的。

然而,根据伊利诺伊大学芝加哥分校科学家的说法,这个过程确实存在一些缺点。一方面,让时机恰到好处可能很棘手。此外,材料的生物降解会产生有毒的副产品,并且支架会干扰细胞与细胞的“通讯”

人体中的每个器官,例如心脏,是由称为细胞外基质(ECM)的生物支架保持在一起的特化细胞构建的。这种ECM蛋白质网络提供了细胞执行其正常功能所需的结构和生化信号。然而,到目前为止,还不可能使用传统的生物制造方法重建这种复杂的ECM架构。

水凝胶不允许细胞正常生长。Ozbolat说,他也是宾夕法尼亚州Huck生命科学研究所的成员。水凝胶限制了细胞,不允许细胞像在原生组织中那样相互沟通。这导致最终产生的组织不具有足够的机械完整性。而且退化的水凝胶也会产生有毒的化合物,不利于细胞生长。

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