冷凍生物打印提供冷凍細(xì)胞塔

2021年12月31日整理發(fā)布：一項新技術(shù)將生物打印——逐層打印細(xì)胞墨水以形成結(jié)構(gòu)——達(dá)到一個全新的、冰冷的水平。布萊根婦女醫(yī)院張實驗室的研究人員開發(fā)了一種他們稱之為“冷凍生物打印”的技術(shù)，這種方法使用嵌入細(xì)胞的生物墨水打印冷凍的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以輕松儲存以備后用。該團(tuán)隊在最近發(fā)表在Matter 上的一篇論文中介紹了冷凍生物打印，并在剛剛發(fā)表在Advanced Materials 上的一篇論文中進(jìn)一步描述了如何將該技術(shù)應(yīng)用于肌肉組織工程。

“冷凍生物打印可以延長生物打印組織的保質(zhì)期。我們展示了長達(dá)三個月的存儲，但可能會更長，”兩篇論文的高級作者、布里格姆醫(yī)學(xué)系的副生物工程師 Y. Shrike Zhang 博士說。“而且這種獨特的變化，或者我們所描述的垂直 3D 冷凍生物打印技術(shù)，可能在組織工程、再生醫(yī)學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)和個性化治療中有廣泛的應(yīng)用。”

張及其同事使用一種裝有細(xì)胞的冷凍保護(hù)生物墨水在定制的冷凍板上打印組織結(jié)構(gòu)。冷凍板使他們能夠在冷凍生物打印過程中精確控制和穩(wěn)定溫度。這些印刷結(jié)構(gòu)立即被冷凍保存在液氮罐中以備后用。該團(tuán)隊優(yōu)化并評估了該技術(shù)，發(fā)現(xiàn)它可以忠實地制造可能用作植入物和組織產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)。

在Advanced Materials 中，Zhang 和合著者報告了使用冷凍保護(hù)的生物墨水來創(chuàng)建垂直 3D 結(jié)構(gòu)，模擬人體中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜、精細(xì)和各向異性的組織。身體中的許多組織，包括肌肉和神經(jīng)元，都是各向異性的，這意味著它們在不同方向上具有不同的特性。研究人員創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)也是各向異性的，微孔在垂直方向上排列。作為概念驗證，該團(tuán)隊使用成肌細(xì)胞(可以產(chǎn)生肌肉細(xì)胞的細(xì)胞)和成纖維細(xì)胞(在結(jié)締組織中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)框架的細(xì)胞)構(gòu)建了一個肌肉肌腱單元。該團(tuán)隊還制造了一個肌肉微血管單元。

研究人員指出，這項工作代表了非常早期的技術(shù)演示，在臨床使用之前仍需要廣泛的驗證和測試，但這兩篇論文代表了向前邁出的重要一步。

“隨著組織工程領(lǐng)域的快速發(fā)展，這些制造的組織結(jié)構(gòu)可能會在肌肉組織工程及其他領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，”張說。

資金：作者感謝布里格姆研究所的支持。工作還得到了FRQNT國際實習(xí)獎(279390)、MITACS Globalink研究獎(IT14553)、McGill研究生流動獎、McGill博士實習(xí)獎、FRQNT博士后獎學(xué)金(296447)、中國留學(xué)基金管理委員會項目(No.7705500)的支持。 ，河南省高層次人才國際化培訓(xùn)計劃(No.2019004)，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)耳聾和其他交流障礙研究所(NIDCD)，資助號R01DC005788和R01DC014461。

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