在解決生物打印3D工程組織中棘手的挑戰(zhàn)方面,美國加州大學(xué)圣地亞哥分校研究人員取得了重大進(jìn)展:同時(shí)滿足了高細(xì)胞密度、高細(xì)胞活力和精細(xì)制造分辨率的關(guān)鍵要求。該研究發(fā)表在22日的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
生物打印基于3D打印技術(shù),使用細(xì)胞和生物聚合物來創(chuàng)建生物結(jié)構(gòu)和組織。該領(lǐng)域有前途的類型之一是數(shù)字光處理生物打印,但其進(jìn)展一直存在技術(shù)障礙,事實(shí)證明,打印具有高細(xì)胞密度和精細(xì)解析結(jié)構(gòu)的組織很困難。
依據(jù)現(xiàn)有方法,生物墨水中的細(xì)胞越密集,光散射越多,打印的分辨率越受影響。但研究團(tuán)隊(duì)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(yīng)降為1/10,從而能同時(shí)以高細(xì)胞密度和高分辨率進(jìn)行打印。
團(tuán)隊(duì)使用數(shù)字微鏡設(shè)備,將3D模型的2D橫截面投影到可光交聯(lián)的生物墨水上,當(dāng)暴露在光線下時(shí),可光交聯(lián)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(dāng)下一個(gè)橫截面投射到生物墨水時(shí),重復(fù)該過程。
調(diào)整生物墨水的折射率可大限度地減少散射效應(yīng)并改善產(chǎn)品。研究表明,折射率匹配的甲基丙烯酸明膠生物墨水,細(xì)胞密度每毫升高達(dá)1億。
團(tuán)隊(duì)下一步將開發(fā)結(jié)構(gòu)精確、高細(xì)胞密度的體外組織模型,著眼于高細(xì)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。