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微型3D打印的培養(yǎng)系統(tǒng)培育出類器官

2021-04-08 09:22:45 來源：科技日報

來自麻省理工學院和印度理工學院馬德拉斯分校的研究人員利用一種微型3D打印的培養(yǎng)系統(tǒng)，培育出自組織腦組織(即類器官)，并可實時研究其生長發(fā)育。這一成果發(fā)表在美國物理聯(lián)合會雜志《生物微流體》上。

目前也有可以實時觀察類器官生長過程的商業(yè)培養(yǎng)皿，利用微流技術(shù)使營養(yǎng)液通過連接到微型平臺或芯片的小管輸送，但這些微流控器件制造難度大、成本高，且只能與特定顯微鏡兼容。

此次，研究人員通過3D打印制造出一個可重復使用且易于調(diào)整的平臺，制造成本僅5美元左右。該平臺是一種生物反應器芯片，包括為生長中的類器官和微流體通道提供營養(yǎng)液的孔，同時可為促進組織生長提供預熱。

他們還將一種牙科手術(shù)用的生物相容性樹脂用于3D打印。首先將打印的芯片暴露在紫外光下固化，在進行滅菌后將活細胞放入芯片的孔中，用玻璃片將孔的頂部密封后，就可以通過小的進氣口加入研究中使用的營養(yǎng)液和藥物。

該研究論文作者伊克拉姆·可汗說：“我們的設計成本明顯低于基于傳統(tǒng)培養(yǎng)皿或旋轉(zhuǎn)式生物反應器的類器官培養(yǎng)設備。”而且這種芯片可用蒸餾水清洗、干燥和高壓滅菌，因此可以重復使用。

研究人員用人類腦細胞培養(yǎng)的類器官對他們的設備進行了測試。他們用顯微鏡觀察了正在生長的大腦類器官，跟蹤研究了其生長發(fā)育達7天時間。這一小塊腦組織形成了一個空腔(或腦室)，周圍環(huán)繞著一種類似于發(fā)育中的新大腦皮層的自組織結(jié)構(gòu)。

在這種3D打印的生物反應器中，一周內(nèi)死亡的類器官核心細胞的比率比常規(guī)培養(yǎng)條件下的要小。研究人員認為，他們的設計可以保護生長中的類器官。

可汗說：“我們的微流控設備的優(yōu)勢之一是，它允許對培養(yǎng)室進行持續(xù)灌流，這比傳統(tǒng)培養(yǎng)更接近于生理組織的灌流，從而降低了類器官核心細胞的死亡率。”

今后，研究人員希望通過增加可用孔的數(shù)量來增加反應器容量，并加以改進，允許將更多的儀器集成到設計中。（張佳欣）