栩栩如生的组织3 d打印药物筛选与体外研究

加州大学圣地亚哥分校的生物工程师开发了一个3 d生物打印技术,使用天然材料和易于使用,允许研究人员不同层次的专业技术生成逼真的器官组织模型。

概念证明,加州大学圣地亚哥分校团队使用他们的方法创建血管网络能够保持一个乳腺癌肿瘤活在身体之外。他们还创建了一个模型,一个人类肠道血管。工作最近发表在先进医疗材料。

目的不是让人造器官,可以植入人体,研究人员说,但容易生长人体器官模型,可以在体外研究或用于制药药物筛选。

“我们希望方便日常的科学家们可能没有其他3 d打印技术所需的专业化使3 d模型的人体组织他们学习,”第一作者迈克尔·胡说,在加州大学圣地亚哥分校生物工程博士生雅各布斯工程学院。“模型将比标准更先进的2 d或3 d细胞培养,更贴近人类时测试新药,目前动物模型上完成。”

工程师们已经开发出一种3 d生物打印技术,使用天然材料和易于使用,让研究人员不同层次的专业技术来创建逼真的组织,如血管和血管的直觉。目的是让人体器官模型,可以在体外研究或用于测试新的药物体外。信贷:雅各布斯工程学院,加州大学圣地亚哥分校。

“你不需要任何复杂的采用这种进你的实验室,”Prashant马里说,加州大学圣地亚哥分校生物工程教授雅各布斯工程学院研究的资深作者。“我们的希望是,多个实验室能够与这和试验工作。越是得到采用,影响它。”

该方法很简单。谋生血管网络,例如,研究人员首先数字化设计脚手架使用欧特克。通过商业3 d打印机,研究者打印的支架一个叫做聚乙烯醇水溶性物质。然后倒入厚涂层让自然材料的支架,让它治愈和巩固,然后清除血管支架材料内部创建空心通道。接下来,他们外套内侧渠道与内皮细胞,是细胞内部的血管。最后一步是通过血管流动细胞培养基的细胞存活和发展。

血管是由体内发现的天然材料如纤维蛋白原、血液凝块中的一种化合物,和基底膜基质,实际商用的哺乳动物的细胞外基质。

找到合适的材料是最大的挑战之一,说生物工程本科学生鑫易(Linda),这项研究的合著者。“我们想要使用的材料是自然而不是合成的,所以我们可以尽可能接近的体内。他们也需要能够与我们的3 d打印方法。”

“我们每天可以使用这些生物衍生材料进行体外血管组织,”马里说。”,这是一个重要的方面,如果我们想让组织可以在体外持续很长时间的。”

在一组实验中,研究人员使用印刷血管保持乳腺癌肿瘤组织的活力在身体之外。他们从老鼠的肿瘤,然后提取嵌入在印刷血管网络的一些片段。其他部分都保存在一个标准的三维细胞培养。三个星期后,肿瘤组织封装在血管打印一直活着。与此同时,那些在标准的三维细胞培养主要是死亡。

“我们的希望是我们可以应用系统,使肿瘤模型,可用于测试抗癌药物在身体之外,“说,谁是特别感兴趣的研究乳腺癌肿瘤模型。“乳腺癌是最常见的一种cancers-it有一个最大的部分研究致力于它的一个最大的药品开发板。所以任何模型我们可以对更多的人有用。”

在另一组实验中,研究人员创建了一个肠道血管模型。的结构由两个渠道。一个是直管内衬肠道上皮细胞来模拟肠道。另一个是血管通道(内衬内皮细胞),盘旋在肠道通道。其目的是重建肠道血管网络包围。每个通道当时美联储与媒体优化细胞。在两周内,渠道已经开始承担更多逼真的形态。例如,肠道频道已开始发芽绒毛,是小卫星传回的预测衬里肠壁的内部。

“与这种类型的策略,我们就可以开始制作复杂,长在体外生命系统设置。在未来,这也许可以取代动物使这些系统的使用,现在所做的一切,”马里说。

“这是一个概念证明显示我们可以一起培养不同类型的细胞,这是很重要的如果我们想多器官在体内相互作用模型。在一个单一的印刷,我们可以创建两个不同的当地环境,保持不同类型的细胞活着,并放置足够近,这样他们就可以一起互动,”胡锦涛说。

前进,团队正致力于扩展和改进这项技术。未来的工作将集中在优化印刷血管和血管发展的肿瘤模型,更真实的模拟体内。

这篇文章被转载材料提供的加州大学圣地亚哥。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

胡,M。Dailamy,。Lei, x Y。帕尔克,U。麦当劳,D。库马尔,。、&马里、p (2018)。简单工程的长期可耕种的体外血管组织使用生物衍生矩阵。先进医疗材料,1800845。doi: 10.1002 / adhm.201800845