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生物制作

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激光生物印刷本干细胞

27 Apr 2018 IsabelleDumé.

德国的研究人员在激光印刷一种特殊类型的干细胞 - 所谓的人诱导的多能干细胞(HIPSC)中的激光印刷。这些HIPSC被赋予它们分化为任何类型的人细胞的能力,称为多能性的性质,以及它们可以从患者产生’当它们植入身体时,避免了避免免疫应答的风险。

因此,许多科学家认为印刷的HIPSCS提供了最佳选择,以便为个性化药物测试制作替代器官或片内系统。问题是这些细胞令人惊奇地脆弱,难以处理,特别是当解离单细胞时。

激光印刷干细胞

“在高分辨率模式中印刷这些细胞需要解离,但它诱导程序化的细胞死亡(尽管这可以通过添加特定的培养基补充剂延迟),”Lothar Koch解释道,Light Author 研究发表 生物制作。 “因此,它们难以用建立的技术打印,如挤出,喷墨印刷,声学液滴喷射技术,激光引导的直接写和激光生物印刷。”

什么’更多,延续Koch,细胞’多能性和定向分化受环境因素的影响,例如它们种植的培养基的组成以及用于打印它们的生物链接。它们对机械力也敏感,例如在生物印刷制品过程中可能发生的剪切应力。

由Koch和同事开发的新的激光打印技术利用激光脉冲来驱逐含有悬浮在玻璃载玻片上的薄层的薄层的悬浮的臀部的生物链的微小液滴。 “与先前方法的主要区别在于挤出或喷墨印刷,是没有喷嘴,”Koch说。 “虽然这使得制备和应用生物源更复杂,但这意味着我们避免了通常发生在小喷嘴中的高剪切力。”

任何2D模式和3D层逐层模式

该技术将小型液滴印刷结合在一起,降至几个Picolitre卷,具有高粘度的生物型印刷和高达10的高电平密度8 每毫升细胞。 “这些点中的每一个也可以通过其他印刷技术实现,但不合解,”添加了Koch。

激光生物印刷设施包括激光和两个玻璃载玻片。 “我们用薄薄的激光吸收材料涂上顶部滑块,”Koch说。 “这可能是一种生物相容性的金属,如金或钛,或聚合物如三烯或聚酰胺,或甚至像明胶一样的水凝胶。然后,我们将生物材料沉积到印刷 - 通常是含细胞的溶胶 - 作为吸收层顶部的第二层。“

涂覆的玻璃滑块倒置在第二载玻片上方的上方,然后将10ns激光脉冲通过上滑块聚焦到吸收层。 “这导致蒸汽泡来扩张并推动小体积的朝向下玻璃载玻片的生物材料,”Koch解释说。 “通过移动激光和玻璃载玻片,我们可以打印任何2D图案并产生3D层逐层图案。还可以将基板或支架放在下玻璃板上并直接将生物材料印刷到基板或支架上。“

存活率近100%

科赫告诉 物理世界 在这些实验中测试的所有细胞类型存活这种印刷过程,其存活率近于100%。该技术还保留了细胞的多能性,并允许它们印刷成高度控制的图案以产生功能组织替代品。

研究人员将各种水凝胶作为生长和培养基材进行了印刷,发现纤维蛋白原,血浆,基质胶和透明质酸特别合适。 “透明质酸在人体中自然存在;它在胚胎发生的早期产生,并且在干细胞利基环境中大量发现,“Koch解释道。 “它增强了干细胞的增殖并支持多能性。它对激光印刷过程也有益,并允许我们微调生物链接的粘度。”

虽然Koch认为HIPSCS是印刷组织或器官最有希望的细胞类型,但他强调了更详细地研究该过程的需要。“我们必须询问自己的一个重要问题是:哪个差异阶段是用于打印的最佳阶段?要回答这一点,我们需要调查HIPSC的可印刷性在各个可能阶段的差异化。“

该团队表示,它现在将开发更先进的生物链接以打印更复杂的3D结构。 “印刷HIPSCS的另一个有趣申请是使用它们来产生模拟胚状体以模拟人类发展或调查疾病的细胞构建体,”Koch说。 “我们将希望通过我们的技术打印这种胚胎有机体模型。”

  • 阅读我们的特殊收藏 “生物制造的前沿” 了解有关组织工程最新进展的更多信息。本文是一系列突出了IOP出版期刊发布的高影响研究的一系列报道之一 生物制作.

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