3D打印活細胞技術(shù)為未來醫(yī)藥和替代動物測試鋪平道路

南極熊導(dǎo)讀：自20世紀80年代3D打印技術(shù)問世以來,，它不僅在制造業(yè)中占據(jù)了重要地位,，還擴展到生物打印領(lǐng)域,，允許我們打印人體器官和再生組織,。這樣的技術(shù)進步將帶來怎樣的變化呢？

2024年8月27日,，南極熊獲悉,，意大利生物工程師Riccardo Levato博士等研究人員正在將這項技術(shù)推向一個令人興奮的新方向。

Levato博士是荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心和烏得勒支大學(xué)生物制造與再生醫(yī)學(xué)副教授,，他領(lǐng)導(dǎo)著一個跨國研究團隊,，成員來自比利時、意大利,、荷蘭,、瑞典和瑞士。作為2021年至2025 年ENLIGHT研究計劃的一部分,，他們正在開發(fā)由人類細胞制成的微型3D打印胰腺,。

該項目的目標是提升糖尿病新療法測試的可靠性和準確性，并有望在未來實現(xiàn)實驗室培育用于人體移植的器官,。這項研究不僅可能革新醫(yī)療領(lǐng)域,，還可能推動不需要動物實驗的產(chǎn)品發(fā)展鋪平道路。

△Levato領(lǐng)導(dǎo)一項名為PRISM-LT的多國研究計劃,，旨在開發(fā)各種活體組織的經(jīng)濟高效的3D打印技術(shù)（傳送門）

活體藍圖

這項研究的關(guān)鍵材料之一是干細胞,。這些細胞能夠在接收到適當(dāng)信號后，分化成各種不同類型的人體組織,，例如肌肉細胞,、血細胞和腦細胞。

最初的實驗?zāi)繕耸菫樘悄虿』颊咛峁�幫��,，實驗中使用了從干細胞中培養(yǎng)的胰島素生成細胞,。然而，簡單地將這些細胞移植到患病的胰腺中只能提供短期的緩解,。Levato說,，這是因為這些細胞缺乏必要的支持。

△Riccardo Levato博士

他解釋說：“當(dāng)你將這些細胞置于沒有結(jié)構(gòu),、沒有血管,、沒有保護材料的環(huán)境中時，它們會隨時間而死亡,。這種情況通常只維持幾年,，然后你就必須重新進行移植�,！�

Levato和ENLIGHT團隊正在嘗試通過3D打印技術(shù)來解決這一問題,，目標是創(chuàng)造帶有血管的三維植入物，以支持細胞的長期存活,。這一過程具有挑戰(zhàn)性,，因為活細胞在傳統(tǒng)的3D打印過程中容易受損,。

研究人員通過使用富含水的凝膠（即生物墨水）來解決這一難題。這種凝膠不僅可以攜帶和滋養(yǎng)細胞,，還能在打印過程中提供必要的支持,。隨后，他們需要引導(dǎo)細胞的分化過程,，以確保器官能夠按照其遺傳“藍圖”正常發(fā)育,。為此，他們使用了光技術(shù)來精確控制細胞的分化過程,。

△相關(guān)生物3D打印示意圖（與本研究無關(guān)）

3D打印干細胞

ENLIGHT研究人員開發(fā)了一種新穎的3D打印技術(shù),，該技術(shù)通過光來塑造含細胞的生物墨水，而不是像傳統(tǒng)3D打印機那樣通過噴嘴擠壓,，后者可能會損害細胞,。

Levato解釋道：“我們使用光全息技術(shù)在某種介質(zhì)中創(chuàng)建一個物體的光學(xué)圖像。光全息技術(shù)是一種通過記錄和重建光波的干涉圖樣來獲取物體三維信息的方法,。在這種3D光結(jié)構(gòu)中,，培養(yǎng)基變成固體，而在其它區(qū)域則保持液體狀態(tài),，因此可以將其清洗掉,。細胞被包裹在類似于活組織中細胞外基質(zhì)的明膠狀物質(zhì)中�,！�

接下來,，研究人員將細胞暴露在特定波長的光下，促使細胞成熟為能產(chǎn)生胰島素的細胞,。目前,，團隊正在實驗室中測試這些植入物，研究人員希望這種3D打印類器官能夠在本世紀末之前成為標準藥物開發(fā)程序的一部分,。

3D打印技術(shù)在生物醫(yī)藥和食品生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊,，尤其是在減少動物實驗和生產(chǎn)可持續(xù)食品方面。特別是,，研究人員正致力于開發(fā)經(jīng)濟高效的3D打印活體組織技術(shù),，旨在創(chuàng)造出能夠真實模擬生物組織質(zhì)地的復(fù)雜結(jié)構(gòu),，從而在醫(yī)療和食品行業(yè)中發(fā)揮重要作用,。