一直以來，科學(xué)家們試圖通過組織工程的方法來構(gòu)建人造組織器官。以期解決臨床中受損組織的修復(fù)問題以及器官移植所面臨的排異、感染、供體短缺等諸多問題。當(dāng)然，除了應(yīng)用于臨床，人造組織器官更能夠被用于新藥的開發(fā)和檢測。
然而，在研究過程中構(gòu)建形態(tài)自由和具備極高活力的細(xì)胞一直是科學(xué)界未能攻克的難題。近日，由世界頂尖研究型公立大學(xué)——荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院光子應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室(簡稱LAPD)的研究人員合作研發(fā)的新型光學(xué)打印技術(shù)或許為這些難題帶來了新的突破。相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。
這一新型光學(xué)打印技術(shù)被稱為“容量生物打印”。具體來說，研究人員是通過將激光對準(zhǔn)一個盛滿干細(xì)胞水凝膠的旋轉(zhuǎn)容器來構(gòu)建人造組織器官的。他們通過調(diào)整激光射向離心管內(nèi)的位置來自由控制水凝膠的凝固，從而控制組織的形態(tài)。開始操作后僅數(shù)秒內(nèi)，就可看見懸浮于水凝膠中的一個三維軟體組織形狀的出現(xiàn)，就像果凍一樣。
在軟體組織形狀的基礎(chǔ)上，研究人員可以通過添加上皮細(xì)胞來進(jìn)一步形成血管。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，研究人員已經(jīng)能夠構(gòu)建出適用于臨床的大小形狀類似于股骨、半月板和心臟瓣膜的軟體組織。他們甚至可以構(gòu)建出螺紋狀的復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)。
與以往的方法相比，這一組織器官構(gòu)建過程的優(yōu)勢在于凝固過程并不會對干水凝膠中的干細(xì)胞造成損害，從而能夠維持細(xì)胞活力。該項研究的作者之一LAPD的Damien Loterie研究員補(bǔ)充道: “以往的生物打印是逐層進(jìn)行的，耗時并且慢。而我們的生物容量打印可以達(dá)到自由形態(tài)并能確保細(xì)胞活力。”
人體組織器官在很大程度上依賴于細(xì)胞外的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。研究人員認(rèn)為使用這項新技術(shù)可以重建這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并且可以很好的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)快速批量生產(chǎn)出供臨床需求的組織器官。此外，這些人造組織器官能夠被用于體外新藥的檢測，從而避免了使用動物檢測所存在的一些倫理問題，也同時降低了成本。
來自LAPD的另外一位研究員Christophe Moser介紹說:這僅僅是個開始，我們的這項新技術(shù)絕對可以繼續(xù)升級，用于批量生產(chǎn)各種類型的人造組織器官并應(yīng)用于臨床。”
參考資料:
[1] Bioprinting Complex Living Tissue in Just a Few Seconds
[2] Volumetric Bioprinting of Complex Living‐Tissue Constructs within Seconds
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