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高密度 高活力 高分辨率 |
3D生物打印人體組織實現“三高” |
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科技日報北京2月24日電 (記者張夢然)在解決生物打印3D工程組織中最棘手的挑戰方面,美國加州大學圣地亞哥分校研究人員取得了重大進展:同時滿足了高細胞密度、高細胞活力和精細制造分辨率的關鍵要求。該研究發表在22日的《科學進展》雜志上。
生物打印基于3D打印技術,使用細胞和生物聚合物來創建生物結構和組織。該領域最有前途的類型之一是數字光處理生物打印,但其進展一直存在技術障礙,事實證明,打印具有高細胞密度和精細解析結構的組織很困難。
依據現有方法,生物墨水中的細胞越密集,光散射越多,打印的分辨率越受影響。但研究團隊此次使用的造影劑碘克沙醇,是生物墨水中的一種新成分,可將光散射效應降為1/10,從而能同時以高細胞密度和高分辨率進行打印。
團隊使用數字微鏡設備,將3D模型的2D橫截面投影到可光交聯的生物墨水上,當暴露在光線下時,可光交聯的生物墨水(可以是合成的或天然的)會凝固。然后,電動載物臺將生物墨水抬高幾十到上百微米,讓未固化的生物墨水重新填充間隙。當下一個橫截面投射到生物墨水時,重復該過程。
調整生物墨水的折射率可最大限度地減少散射效應并顯著改善產品。研究表明,折射率匹配的甲基丙烯酸明膠生物墨水,細胞密度每毫升高達1億。
團隊下一步將開發結構精確、高細胞密度的體外組織模型,著眼于高細胞密度的大型組織打印,以用于人類受試者的組織器官移植和替代。
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