新西蘭科研團(tuán)隊(duì)研究用人類干細(xì)胞3D打印人體組織和骨骼

dy1993   2016-09-22 13:57:24

Christchurch再生醫(yī)學(xué)和組織工程團(tuán)隊(duì)(CReATE),是來(lái)自新西蘭奧塔哥大學(xué)(University of Otago)的一支跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì),該團(tuán)隊(duì)目前正在開發(fā)新的3D生物打印技術(shù)和生物材料以修復(fù)由于創(chuàng)傷和疾病受損的組織。具體地說(shuō),他們主要使用病人軟骨和干細(xì)胞結(jié)合特殊的生物墨水來(lái)創(chuàng)建人類組織和骨骼。

據(jù)悉,這支再生醫(yī)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)是由副教授Tim Woodfield帶領(lǐng)的,他們正處于細(xì)胞生物學(xué)、生物材料和工程領(lǐng)域的交叉地帶,希望能夠找到并確認(rèn)可以控制組織以3D的方式生長(zhǎng)的復(fù)雜細(xì)胞環(huán)境。該團(tuán)隊(duì)堅(jiān)信,他們終有一天能夠制造出功能性的人體部件。據(jù)Woodfield介紹,目前他們研發(fā)的關(guān)鍵是一種新型的生物墨水,這些生物墨水的任務(wù)是對(duì)凝膠狀物質(zhì)形成支撐,而后者主要用于排列和培育人類細(xì)胞。

副教授Tim Woodfield

“我們已經(jīng)開發(fā)了一種3D組織裝置(3D Tissue Assembly),在這個(gè)裝置里,我們使用細(xì)胞或干細(xì)胞組成了數(shù)百個(gè)小型組織模塊,并用我們的3D打印機(jī)讓它們?cè)谝粋€(gè)支架上逐層連接起來(lái)?!盬oodfield解釋說(shuō)?!斑@些細(xì)胞愛在一起,這種方式制造出了一種更大但更強(qiáng),和具有更多功能的組織?!?/span>

使用一種特殊的3D生物打印機(jī)——也是新西蘭最先進(jìn)的生物打印機(jī)——CReaTE已經(jīng)能夠3D打印出不同種類的人體組織。研究人員會(huì)根據(jù)自己要打印的是軟骨還是骨骼來(lái)選擇特定的生物墨水,這種墨水在打印過(guò)程種會(huì)在可見光的照射下變硬。這種可見光工藝使得該研究團(tuán)隊(duì)的生物墨水領(lǐng)先于其他同類的生物墨水,后者通常需要用UV光來(lái)硬化?!坝捎诳梢姽飧鼮闇睾?,我們的生物墨水可以實(shí)現(xiàn)85%的細(xì)胞活性?!盬oodfield說(shuō)。

3D打印的生物墨水

CReaTE研究團(tuán)隊(duì)相信其生物3D打印人體組織最終能為膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)損壞的患者提供改變生活的解決方案。通過(guò)使用人體細(xì)胞和3D生物打印組織,研究人員將能夠刺激損壞的人體部位再生。這將會(huì)使患者避免進(jìn)行痛苦的膝關(guān)節(jié)或髖關(guān)節(jié)置換,這無(wú)論是對(duì)于個(gè)人醫(yī)療還是整個(gè)衛(wèi)生系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是一大進(jìn)步?!拔覀兣R床研究顯示,到2030年,肥胖和老年人群對(duì)于髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)置換需求將增加270%?!盬oodfield強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

據(jù)奧塔哥大學(xué)稱,CReaTE的研究主要應(yīng)用領(lǐng)域是關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)及神經(jīng)再生,以及與脊柱和全關(guān)節(jié)置換干預(yù)措施相關(guān)的臨床骨科醫(yī)療器械研究。相應(yīng)地,其研究分為三個(gè)主要領(lǐng)域:組織工程和再生醫(yī)學(xué)、先進(jìn)的支架設(shè)計(jì)、生物制造和骨科醫(yī)療器械。

生物制造的支架

最近,CReaTE獨(dú)特生物墨水的研究成果已經(jīng)被發(fā)表在了《ACS Biomaterials Science and Engineering》雜志上,其作者是Woodfiel和奧塔哥大學(xué)研究員Khoon Lim博士。另外該團(tuán)隊(duì)還在組建一座生物實(shí)驗(yàn)室(BioFab lab),其中會(huì)有幾臺(tái)定制的3D生物打印機(jī)。


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