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浙大教授发明新型生物3D打印 人体“零件”或可自由制造2018/09/29
    操控“生物墨水”打印

靠的竟是一股气

科学家将不同的细胞,分别用水凝胶包裹,制成“生物墨水”,在一个微流控芯片喷头的控制下,一点点“吐”出多组分细胞微滴。

“用这台机器,我们‘打’出了血管化的骨组织。”贺永说,他们第一次用两种分别混合了骨髓间充质干细胞和人脐带静脉内皮细胞的“生物墨水”,同步打印出了带螺旋形的微球。

其中,骨髓间充质干细胞可定向分化为成骨细胞,内皮细胞会形成血管化细胞。经过几天实验室培养,呈螺旋形血管化的成骨类器官就形成了。

用这种方法,实验室还做出了玫瑰花、带螺旋的微球、太极等造型的颗粒,直径在200微米(相当于0.2毫米)左右。

总之,可以操纵细胞任意形成特定的“队形”。

“生物墨水”的组分之一水凝胶,是有名的“软”物质,如果对这么软的材料进行精准操控,颇为艰巨。课题组用一阵“风”巧妙地解决了:

在一股微气流的吹动下,喷头吐出的液滴不会马上落下,而是会旋转起来,此时再根据数学建模控制不同组分“生物墨水”下降的方向,就能形成精致的立体结构。这个过程,有点像我们在转动的蛋糕模具上裱花,让不同细胞形成特定的立体“编队”。

“这一技术的精度可以达到单细胞分辨率。”贺永说,与现有生物制造方法相比,其特点是首次实现了在微小空间内三维结构的可控成型,为体外重建复杂类器官提供了新思路。

“3D打印生物微组织的另一个用途是细胞治疗。”贺永说。

当前细胞治疗的一大难点,在于直接注射的细胞容易被人体自身的免疫细胞吞噬。“我们或许可以打印出具有特定功能的细胞微球,让它们抱团在血管中行进,就不怕被吃掉,而且一到目的地,马上就可以发挥作用。”贺永说。

浙大一位从事生物学研究研究的教授认为,这项研究在医学上很有意义:目前人类的技术已经可以通过干细胞培养出各种类型的细胞,但接下来还需要让这些细胞形成特定的组织结构。

因为天然的生物组织远比我们想象得要复杂。比如血管是由成纤维细胞、平滑肌细胞、内皮细胞等组成的复杂结构,有的以维持弹性,有的用来防止血液凝固。“如果要‘打印’血管,就需要将不同的细胞打印到一起,形成特定的结构。”贺永说,三年前,他的课题组开始了尝试。文章来源:杭州网

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