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研究人員成功將3D打印無支架人造氣管植入大鼠

微導讀:
組織支架是生物打印過程的一個非常重要的部分,它們在那里為生物3D打印的細胞提供結構,使其發育和生長。我們聽說的3D打印組織支架常常是在全球范圍內進行的研究,無論是關于不同類型的組織還是更好的制作方法…
組織支架是生物打印過程的一個非常重要的部分,它們在那里為生物3D打印的細胞提供結構,使其發育和生長。我們聽說的3D打印組織支架常常是在全球范圍內進行的研究,無論是關于不同類型的組織還是更好的制作方法。但據日本長崎大學的研究小組稱,人造器官組織支架可能并不是最好的選擇,有一些小的局限性,比如刺激,還有一些更重要的問題,如感染、免疫抑制、生物相容性降低、隨時間降解等。
然而,有一種沒有組織支架的方法,由聚合細胞制成的生物3D打印球體確實存在,這就是研究人員正在研究的內容。
眾所周知,氣管通過咳嗽等防御機制清除分泌物,保持氣道通暢,保持呼吸系統的空氣溫暖、加濕、清潔。用于氣管重建的組織必須非常堅固,因為它必須在正負壓下存在,許多人工呼吸道器官仍然需要支架的幫助來保持氣道所需的強度和剛度。
  該小組最近在交互式心血管和胸外科雜志上發表了一篇論文,標題為“采用生物3D打印的無組織工程支架式再生氣管”。Daisuke Taniguchi、Keitaro Matsumoto、Tomoshi Tsuchiya、Ryusuke Machino、Yosuke Takeoka、Abdelmotagaly Elgalad、Kiyofumi Gunge、Katsunori Takagi、Yasuaki Taura、Go Hatatchi、Naoto Matsuo、Naoya Yamasaki、Koichi Nakayama和Takeshi Nagayasu,除了佐賀大學的Nakayama外,其與都與長崎大學生物醫學研究科有關系。
  這篇論文寫道:“目前,大多數人工氣道器官仍然需要支架;然而,這樣的支架顯示出幾個限制。或者,使用沒有外來物質和免疫抑制劑的自體人造氣管可以解決這些問題并構成一個優選的工具。這項研究的基本原理是開發一種使用生物3D打印技術創建無組織支架的人造氣管的方法。在這里,我們評估了使用無支架氣管樣移植物置換從周圍動物模型中分離的細胞產生的周緣氣管。”
對于此項實驗,研究人員分離了3周齡雄性F344大鼠的軟骨細胞和間充質干細胞,并購買了大鼠肺微血管內皮細胞。評估分離的細胞,然后胰蛋白酶消化、洗滌、溫育并再次洗滌。然后將細胞置于含有生長培養基的平板上,并在72小時后自發聚集形成球狀體(細胞球),其被用作生物3D打印材料。
  為了在沒有支架的管狀人造氣管中裝配多細胞球狀體,研究人員使用了Cyfuse Biomedical公司的一臺Regenova 3D生物打印機,這家日本公司開發了一種新穎的機器人工藝來打印人體組織。
      根據3D設計,bio-3D打印機將球狀體放置在打印機(每邊3.2毫米)的9×9針陣列中。針的外徑為0.17毫米,每根針之間的距離為0.4毫米。將球體從96孔板上用機械控制的25號噴嘴吸入,并在計算機控制下自動插入由多個醫用級不銹鋼針制成的針陣列中。總共有384個球體被用來產生3D管狀結構。生物3D打印的人造氣管在培養基灌注的生物反應器內成熟。
  Regenova 3D生物打印機生成了具有幾種不同類型的細胞的球狀體,以制造3D結構,并且在測量生物反應器中成熟的3D打印無支架人造氣管的機械強度之前,將它們移植到不同組的大鼠中;硅膠支架保持它們不塌陷,直到獲得良好的血液供應。在氣管移植之后,研究人員密切關注大鼠數周,測量無支架生物打印的氣管的強度,看它們是否能夠保持良好。
據報道,沒有使用免疫抑制劑,但沒有觀察到急性排斥反應,這是個好消息。研究小組認為,他們的生物3D打印無支架氣管“可以用作大鼠氣管移植物”,這當然為人類氣管再生開辟了各種新的可能性。
(來源:3D虎)

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