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Nat Biomed Eng:重大突破!直接在体内3D打印出组织!

发布时间:2020-07-07 访问次数:393次 来源:生物谷 分享:

2020年7月6日讯 /生物谷BIOON /——由伦敦大学学院的科学家组成的团队使用一种被称为"活体3D生物打印"的微创技术,成功地在小鼠身上培育出了新的肌肉。

这项新研究可能为器官修复和重建的微创外科技术铺平道路,从而消除复杂情况下儿童对器官移植的需要。

在《自然生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)上发表的一项开创性国际研究中,来自伦敦大学学院大奥蒙德街儿童健康研究所(UCL GOS ICH)的研究人员开发了一种光敏生物凝胶,它利用光处理将健康的新组织直接"打印"到特定的组织和器官中,并维持使其茁壮成长的血液供应。

这种光敏生物凝胶充当了一种生物墨水,有效地"打印"了3D结构,支持在活老鼠的肌肉中生成肌肉纤维,而不需要进行开放手术。

图片来源:University College London

研究人员将精心挑选的细胞装载到一种液体凝胶中,以适应打印出来的组织类型。然后用简单的注射器将生物凝胶注射到感兴趣的部位。一旦就位,研究小组就从身体外部向该区域发射近红外光。在这种波长的光下,生物凝胶内的聚合物结合在一起,一层一层地固化三维结构,使细胞达到所需的位置。在这些结构的支持下,细胞适应并与新的环境相连接,形成新的组织。

最初在老鼠的皮肤和大脑上进行了测试,该团队的技术--静脉3D打印,或称i3D生物打印--也成功地在老鼠的肌肉上进行了实验,它在不损伤周围器官或组织的情况下创造了新的组织。

此外,它不会在体内产生任何废物,而且有可能携带健康的供体细胞。当孩子自己的细胞不能帮助修复或重建受损或缺失的组织时,这可能会改变孩子的一生。

项目领导教授Nicola Elvassore (UCL GOS ICH)领导了来自ICH、意大利和中国的研究人员按,他说:"最近尝试3D生物打印需要直接接触组织和以及3D生物打印笔的空间来控制如何组织形成他的形状和结构。这意味着他们将注意力集中在身体更容易接近的部位,比如皮肤。让我们感到兴奋的是,我们的技术似乎在三维空间上更加可控,这使我们能够对感兴趣的解剖部位进行三维成像,并在不需要大手术就无法进入的区域安全地打印新组织,比如大脑。"

第一作者Anna Urciuolo博士是UCL GOS ICH的访问研究助理,她说:"这是一个令人兴奋和具有挑战性的项目,它需要在多学科方法中融合新兴技术。通过在活体动物模型体内直接进行3D生物打印,我们能够以一种空间控制的方式提供供体肌肉干细胞,提高他们开发新肌肉组织的能力。"

这个国际团队,包括来自意大利帕多瓦大学和Veneto分子医学研究所的研究人员,成功地在皮肤、肌肉和脑组织中"打印"了这种凝胶。

合着者教授Paolo De Coppi是UCL GOS ICH和GOSH的Nuffield教授,他表示:"这是修复受损组织过程中的一个重要的步骤,提供了微创再生的可能性,这可能会改变在未来我们治疗先天性畸形,如脊柱裂和膈疝的方式。在我们安全地对患者使用这种方法之前,我们还有很多工作要做,但是临床前的发现是有希望的。"

虽然还处于临床前阶段,但这种组织工程研究可能为身体状况复杂的患者,特别是器官受损的儿童,带来一种新的护理标准。(生物谷Bioon.com)

参考资料:


Anna Urciuolo et al. Intravital three-dimensional bioprinting, Nature Biomedical Engineering (2020). DOI: 10.1038/s41551-020-0568-z

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