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3D激光打印的人体活细胞有望用于测试和移植
录入时间:2015/9/16 21:17:53

/Barbara Gefvert

 

德国研究人员已经采用激光正向传输方法打印活体细胞。该方法为组织形成提供了足够的分辨率和细胞密度。事实证明,该技术使得利用活体人体细胞产生三维细胞构建成为可能,从而能够免去化学品、药品和化妆品的动物试验。最终,这种方法还有望制造用于移植的具有完整功能的器官。

 

德国汉诺威激光中心的研究人员,在载玻片或透明色带上镀层,激光吸收材料和生物材料各一层──通常为具有嵌入细胞的水凝胶(见图1)。载玻片倒置安装,研究人员将波长1064 nm、脉宽10 ns的激光导入玻片、再进入吸收层,焦点处的吸收层将蒸发。蒸气压力推动下层生物材料向前,以液滴状沉积在玻片下面的一处表面上。通过移动玻片和激光光束,可以逐层打印所需要的任意2D3D图形。

 

1:激光脉冲局部蒸发吸收层;蒸气压推动下层生物材料(水凝胶中嵌入的细胞)以液体喷向接收基板。喷射持续几百微秒的时间,但液滴保留(a)。显微镜图像(b)显示了带有荧光细胞的液滴。

 

该过程不会损害细胞或影响干细胞的分化行为或潜力;事实上,图案中所打印的干细胞,会在图案中分化成不同组织类型(见图2)。同时,该团队观察到脂肪干细胞向血管内皮细胞定向迁移,以及它们在建立血管时的相互作用。

23D打印细胞结构实例,包括打印成网格图案的干细胞(a)刚打印之后的图案,以及随后分化成(b)骨骼、(c)软骨和d)脂肪组织。

 

为了形成3D皮肤组织结构,该团队逐层打印了纤维细胞和角化细胞。通过可视化细胞间连接并验证它们的功能,该团队已经证实了皮肤组织的形成,还观测到了基底层形成。打印的皮肤构造植入小鼠中,展示出血管的向内生长,以及表皮角化细胞的分化。接下来,该研究小组将打印细菌和微生物。


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